UHF RFID实验手册

精品文档 1欢迎下载 1 1 UHFUHF RFIDRFID 读卡实验读卡实验 1 11 1 EPCEPC Gen2Gen2 读 写标签号实验读 写标签号实验 实验目的实验目的 理解 UHF RFID 的工作原理 并掌握其与 HF RFID 工作原理的异同点 掌握 EPC 标签号的存储区域以及结构特点 实验设备实验设备 UHF 读卡器一个 UHF 天线一个 USB 连接线一条 9V 电源适配器一个 电脑一台 UHF 实验上位机软件 实验知识预备与原理实验知识预备与原理 1 UHF RFID1 UHF RFID 工作原理工作原理 在 UHF RFID 阅读器及电子标签之间的通讯是采用电磁反向散射耦合方式完 成 电磁反向散射耦合方式类似雷达的工作原理 如下图所示 阅读器就像手电筒 标签就像一个镜子 标签反射最大 就是逻辑 1 标签反射最小 就是逻辑 0 精品文档 2欢迎下载 阅读器开始工作之后 通过天线先向空间发送 860 960 MHz 频率范围的载 波 激活标签 然后开始发送带调制的命令信息到标签 TAG 可以采用 ASK 调制 脉冲间隔编码 Pulse Interval Encoding 通讯速率 26 7 到 128 KBIT S 在高频范围内的标签收到阅读器发出的高频载波信号 标签天线接收到特 定的电磁波 天线就会产生感应电流 在经过整流电路时 激活电路上的微型 开关 给标签供电 标签上的电子线路 将根据阅读器发出信息 通过 ASK 或 者 PSK 耦合方式进行调制 FM0 等编码方式 向阅读器反馈相关信息 UHF 标签电路采用 ASK 和 PSK 的调制方式 将编码信息发送给阅读器 实 精品文档 3欢迎下载 现了阅读器和标签之间的双向通讯 相互认证通过之后 阅读器会向电子标签发出读 写 锁定 kill 盘存 等操作指令 2 EPC2 EPC 编码编码 产品电子代码 EPC 编码 是国际条码组织推出的新一代产品编码体系 原 来的产品条码仅是对产品分类的编码 EPC 码是对每个单品都赋予一个全球唯 一编码 EPC 编码 96 位 二进制 方式的编码体系 可以为 2 68 亿公司赋码 每个公司可以由 1600 万产品分类 每类产品有 680 亿的独立产品编码 形象的 说可以为地球上的每一粒大米赋一个唯一的编码 EPC 代码是由标头 厂商识 别代码 对象分类代码 序列号等数据字段组成的一组数字 具体结构如表所 示 精品文档 4欢迎下载 实验准备实验准备 1 硬件连接 1 为 UHF 读卡器安装连接 9V 电源 关闭电源开关 2 打开 UHF 读卡器电源开关 确定右边 D1 D4 灯那一个亮起 关闭电 源开关 把 UHF 天线与 UHF 读卡器亮灯那一个天线接口连接起来 3 通过 USB 线把计算机与 UHF 读卡器连接起来 读卡器连接示意图 2 USB 驱动安装 详见 0 2 节 FT232 驱动安装 安装成功在设备描述中有一个串口端口 安装完成后在设备管理器中查看 COMxx 端口 例如 COM8 如下图所示 精品文档 5欢迎下载 图 查看系统分配的串口号 上位机软件介绍上位机软件介绍 确保硬件连接正确 然后打开上位机软件 RFIDread exe 目录 RFID 技 术实验 3 UHF RFID 实验 RFIDread COM 口 完成自动选择连接 如下图 功能选择功能选择 EPC EPC 命令实验窗口 Find tags 询卡窗口 功能选择 选择协议命令 天线参数 GUI 控制 数据窗口 LOG 窗口 精品文档 6欢迎下载 天线参数设置天线参数设置 Frequence Main 主频率 Aux 辅频率 Rx atten 接收灵敏度 Link 连接速率 Coding 编码方式 Antenna ANT1 4 分别对应读卡器 4 个天线通道 RF POWER Auto power off 功率发送自动关闭 Enable 手动设置功耗使能 实验过程实验过程 1 按实验准备内容提示完成驱动安装 硬件连接 打开上位机软件 2 读取标签 EPC 号 1 运用盘点命令读取标签 EPC 号 把标签放在天线射频范围内 选择开始盘点 begin round 命令 点击执 精品文档 7欢迎下载 行 execute 读出标签 EPC 号 2 运用读写数据块命令读标签 EPC 号 a 先选取一张盘点到的 EPC 标签 b 在命令窗口中选择读取 Read 命令 c 软件窗口内输入 EPC 号存储区 Bank Numeber 01 Block 1 7 点执 行 Execute 命令 查看读出的数据 精品文档 8欢迎下载 3 修改标签 EPC 号 a 先选取一张盘点到的 EPC 标签 b 在软件窗口内输入要修改的 EPC 号地址和数据 写入标签 EPC 号并记录 相应数据 c 重新盘点标签 查看修改后的 EPC 号并对比 4 对天线参数进行设置 天线主辅频率切换 接收灵敏度 连接速率 编码方式 多通道天线切换 射频 POWER 设置 1 21 2 EPCEPC Gen2Gen2 读 写标签用户数据块实验读 写标签用户数据块实验 实验目的实验目的 学会操作 UHF RFID 读卡器读写标签和标签用户块数据 实验设备实验设备 精品文档 9欢迎下载 UHF 读卡器一个 UHF 天线一个 USB 连接线一条 9V 电源适配器一个 电脑一台 UHF 实验上位机软件 实验知识预备与原理实验知识预备与原理 EPCEPC 标签存储结构标签存储结构 在逻辑上来说 一个电子标签分为四个存贮体 每个存储体可以由一个或 一个以上的存储器字组成 其存贮逻辑图为 1 1 保留内存 保留内存 保留内存为电子标签存贮密码 口令 的部份 包括灭活口令和访问口令 灭活口令和访问口令都为 4 个字节 其中 灭活口令的地址为 00H 10H 以字为单位 字长 16 位 访问口令的地址为 20H 30H 2 2 EPCEPC 存储器存储器 EPC 存储器用于存贮电子标签的 EPC 号 PC 协议 控制字 以及这部份的 CRC 16 校验码 其中 CRC 16CRC 16 存贮地址为 00 共 2 个字节 16 位 CRC 16 为本存贮体中存 精品文档 10欢迎下载 贮内容的 CRC 校验码 PCPC 电子标签的协议 控制字 存贮地址为 10 共 2 个字节 16 位 PC 表明本电子标签的控制信息 包括如下内容 PC 为 2 个字节 16 位 其每位的定义为 00 04 位 电子标签的 EPC 号的数据长度 00000B EPC 为 0 个字 0 位 00001B EPC 为 1 个字 16 位 00010B EPC 为 2 个字 32 位 11111B EPC 为 31 个字 496 位 05 07 位 RFU 000B 08 0F 位 00000000B EPCEPC 号 号 若干个字 由 PC 的值来指定 EPC 为识别标签对象的电子产品码 EPC 存储在以 20H 存储地址开始的 EPC 存储器内 MSB 优先 用于存贮本电子标签的 EPC 号 该 EPC 号的长度在以上 PC 值中来指定 每类电子标签 不同厂商或不同型号 的 EPC 号 长度可能会不同 用户通过读该存贮器内容命令读取 EPC 号 3 3 TIDTID 存储器存储器 该存贮体是指电子标签的产品类识别号 每个生产厂商的 TID 号都会不同 用户可以在该存贮区中存贮其自身的产品分类数据及产品供应商的信息 一般 来说 TID 存贮区的长度为 4 个字 8 个字节 但有些电子标签的生产厂商提供 的 TID 区会为 2 个字或 5 个字 用户在使用时 需根据自己的需要选用相关厂商的产品 4 4 用户存储器 用户存储器 该存贮区用于存贮用户自定义的数据 用户可以对该存贮区进行该 写操 作 该存贮器的长度由各个电子标签的生产厂商确定 每个生产厂商提供的电 精品文档 11欢迎下载 子标签 其用户存贮区的长度会不同 存贮长度大的电子标签会贵一些 用户 应根据自身应用的需要 来选择相关长度的电子标签 以减低标签的成本 EPCEPC 标签标签 EPC 电子标签是由一个比大米粒 1 5 还小的电子芯片和一个软天线组成 可以像纸一样薄 EPC 电子标签可以在 1 6 米的距离让阅读器探测到 一般可 以读写信息 1 德州仪器 UHF EPC G2 标签特点 非接触界面完全兼容 UHF EPC G2 标准 长距离操作解决方案 可达 4 10m 允许标签可以跨国家或地区使用 超快速数据率达到 40 640kbits s 反冲突操作模式在欧洲达 600 张 秒 在美国可达 1600 张 秒 128bits 的片上存储空间 96bit 的 EPC 代码 32bit 的标签标识符 并且还具备 32bit 空间作为存取密钥和 32bit 自毁命令 兼容 UHF 频段的 ISO IEC 18000 6 Type C 标准 2 飞利浦 UCODE EPC G2 标签特点 无线电界面接口完全兼容 UHF EPC G2 标准 超长距离操作性能 在美国达到 7m 在欧洲达到 6 6m 适合 UHF RFID 应用 允许一张标签可以在全世界通用 超快速数据率 上传达到 40 160kbits s 下载达到 40 640kbits s 精品文档 12欢迎下载 超高速 如防冲突机制 标签操作可达 600 张 秒 在美国和欧洲可达 1600 张 秒 512bits 的片上存储空间 96bits 的 EPC 代码 32bit 的标签标识符 128bit 的用户可编程存储空间 并且还具备 32bit 空间作为存取密钥 口令 和 32bit 自毁命令 同样的硬件结构一样可以运行 UCODE HSL 和 UCODE EPC1 19 EPCEPC 标签操作命令集标签操作命令集 在对电子标签的操作中 有三组命令集 用于完成相关的操作 这三种命 令分 别是 选择 盘存及访问 这三组命令集分别由一个或多个命令组成 选择 选择 SELECTSELECT 由一条命令组成 读写器对电子标签的读写操作前 需应用相关的命令 选择符合用户定义 的标签 使符合用户定 义的标签进入相应的状态 而其他不符合用户定义的标 签仍处于非活动状态 这样可有效地先将 所有的标签按各自的应用分成几个不 同的类 以利于进一步的标签操作命令 盘存 盘存 INVENTORYINVENTORY 精品文档 13欢迎下载 由多条命令组成 盘存是将所有符合选择条件的标签循环扫描一遍 标签将分别返回其 EPC 号 用户利用该操作可 以首先将所有符合条件的标签的 EPC 号读出来 并将标 签分配到各自的应用块中 盘存操作中有许多参数 并且是一个扫描的循环 在一个盘存扫描中 会 组合应用到几条不同的 盘存命令 故一个盘存又被称为一个盘存周期 因为读写器与标签之间对于盘存命令的数据交换的时间响应有严格的要求 故读写器会将一个盘 存周期操作设计成一个盘存循环算法 提供给用户使用 而不需要用户去自己设计盘存算法及盘 存步骤 一般读写器会为各种不同的盘存需要设计几个优化的盘存算法命令 供用 户使用 操作 操作 ACCESSACCESS 用户应用该组命令完成对电子标签的各项读取或写入操作 该命令集包括电子标签的密码校验 读标签 写标签 锁定标签及灭活标 签等 实验过程实验过程 1 按 3 5 节实验准备内容提示完成驱动安装 硬件连接 打开上位机软 件 2 读标签用户数据块 a 先选取一张盘点到的 EPC 标签 b 在命令窗口中选择读取 Read 命令 c 软件窗口内输入要读取的用户区地址和数量 点执行 Execute 命令 查看读出的数据 精品文档 14欢迎下载 3 写标签用户数据块 a 先选取一张盘点到的 EPC 标签 b 在命令窗口中选择写入 write 命令 c 软件窗口内输入要写入的用户区地址和数量 点执行 Execute 命令 查看读出的数据并与修改之前做对比 精品文档 15欢迎下载 1 31 3 UHFUHF 标签综合应用实验标签综合应用实验 实验目的实验目的 通过综合应用实验使学生了解 UHF 的优点以及工程应用 并了解 UHF 应用 开发的流程 实验设备实验设备 UHF 读卡器一个 UHF 天线一个 USB 连接线一条 9V 电源适配器一个 电脑一台 UHF 综合应用实验上位机软件 实验过程实验过程 1 为 UHF 读卡器安装连接 9V 电源 关闭电源开关 2 打开 UHF 读卡器电源开关 确定右边 D1 D4 灯那一个亮起 关闭 电源开关 把 UHF 天线与 UHF 读卡器亮灯那一个天线接口连接起来 3 通过 USB 线把计算机与 UHF 读卡器连接起来 4 打开读卡器电源开关 5 此时打开配置上位机软件 RFID 演示软件 路径 RFID 技术实验 3 UHF RFID 实验 UHF RFID 物联演示系统 精品文档 16欢迎下载 6 根据不同应用场景根据不同应用场景 点击图标进入不同实验界面 门禁门禁 超市超市 精品文档 17欢迎下载 物流物流 7 选择 系统设置 进行配置 在此可配置计算机与网关主板通信方式 端口设置 8 点击点击 开始寻卡开始寻卡 然后根据不同应用场景在 卡片注册 或 实时演 示 中开始 实验界面 如下图所示 精品文档 18欢迎下载 门禁门禁 超市超市 物流物流 此时点击此时点击 开始读