RFID系统的构成及工作原理PPT课件

RFID系统的构成及工作原理培训设计，信息技术大学李斌，1，案例研究和分析，2，RFID系统体系结构，3，RFID编码，调制和数据验证，4，RFID系统的基本原理，主要内容，5(2)简述RFID系统的工作原理？RFID是系统、射频识别系统。典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用程序系统软件四部分组成，通常将中间件和应用程序软件统称为应用程序系统。第二，RFID系统体系结构，图4-2RFID的系统结构，实际的RFID解决方案包括一些基本组件，无论是简单的RFID系统还是复杂的RFID系统。组件分为硬件组件和软件组件。其次，从功能实现的角度看，RFID系统体系结构将RFID系统分为边缘系统和软件系统两个部分，如图4-3所示。这个观点与现代信息技术的观点一致。边缘系统主要用于完成信息识别，属于硬件组件部分。软件系统完成信息处理和应用。通信设施负责整个RFID系统的信息传递。1，电子标签，2，RFID系统体系结构，图4-4RFID系统组件标签，电子标签(ElectronicTag)也称为转发器或智能标签(SmartLabel)，是小型无线收发器，主要由内置天线和芯片组成，电压调节器：将标签读取器发出的射频信号转换为直流电源，将电量存储为大电容，然后通过电压调节器电路提供稳定电源。调制器：从逻辑控制电路传输的数据通过调制电路调制，然后由天线加载到读取器中。解调器：卸下托架以消除实际调制信号。逻辑控制单元：用于解码读取器发送的信号，并根据请求将数据发送回读取器。存储设备：包括EEPROM和ROM作为系统运行和标识数据存储位置。2，读取器，2，RFID系统体系结构，图4-6读取器表示捕获和处理RFID标记数据的设备图4-6，可以是单独的个人，也可以嵌入到其他系统中。读取器也是构成RFID系统的重要部件之一。因为可以将数据写入RFID标签，所以称为阅读器。读取器的硬件部分通常由收发机、微处理器、内存、外部传感器/执行器、报警器的输入/输出接口、通信接口和电源组成，如图4-6所示。3，控制器，2，RFID系统体系结构，控制器是领导者芯片有序操作的命令中心，主要功能是与应用系统软件的通信。按照应用程序系统软件发送的操作说明进行操作。控制与标签的通信过程。基带信号编码和解码；运行防碰撞算法；加密和解密在读取器和标签之间传输的数据。读取器和电子标签之间的认证；对键盘、显示设备等其他外部设备的控制。最重要的是导引芯片的控制动作。4，阅读器天线，2，RFID系统体系结构，天线是以电磁波的形式接收或发射前端RF信号功率的设备，是实现感应行波和自由空间波能量转换的电路和空间的接口设备。在RFID系统中，天线分为电子标签天线和前导天线，分别负责接收能量和释放能量。RFID系统阅读器天线的特征是体积小，可以粘贴到所需物品上。有全方位或半球覆盖的方向。标签上的芯片可以提供可能的最大信号。天线偏振不管物品的方向，都可以与读卡器的查询信号相匹配。有健壮性。价格便宜。选择阅读器天线时要考虑的主要因素是天线类型。天线阻抗；应用于物品的射频性能；标签项目周围有其他项目时RF的性能。、5、通信设施、2、RFID系统体系结构、为管理不同RFID系统提供安全通信连接的通信设施是RFID系统的重要组成部分。通信设备包括有线或无线网络以及与阅读器或控制器和计算机连接的串行通信接口。无线网络包括区域网络(PAN)(如蓝牙技术)、局域网(如802.11x、WiFi)或广域网(如GPRS、3G技术)或卫星通信网络(如同步、1、RFID编码、3、RFID编码、调制和数据验证、射频识别系统的结构类似于通信系统的基本模型，满足通信功能的基本要求。读取器和电子标签之间的数据传输构成了与基本通信模型类似的结构。读取器和电子标签之间的数据传输需要三个主要功能块，如图4-8所示。从读取器到电子标签的数据传输方向是读取器(发射器)的信号编码(信号处理)和调制器(载波电路)、传输介质(信道)、电子标签(接收器)的解调器(载波环路)和信号解码(信号处理)。图4-8射频识别系统的基本通信结构框图，2)，RFID调制，3，RFID编码，调制和数据验证，脉冲调制是将数据的nnrz码转换为由nnrz码的值0和1调制的更高频率的脉冲串。主要调制方式为移位键控FSK和相移键控PSK。图4-12FSK脉冲调制波形，(1)FSK调制FSK控制调制脉冲波形的频率，FSK调制用于低于135kHz (RF载波频率为125kHz)的频率。图4-12显示了FSK方法的示例，数据传输速率为fc/40，fc表示RF载波频率。FSK调制时，对应于数据1的脉冲频率f1=fc/5，对应数据0的脉冲频率f0=fc/8。1)、用于RFID数据传输的通用编码格式、3、RFID编码、调制和数据验证、数字基带信号波形、二进制“1”和“0”可以表示为其他形式的代码。射频识别系统通常包括反转零(NRZ)编码、Manchester (man极性零)编码、unipolar零(unipolar)编码和DBP(差分两相)编码最常用的数字信号波形是易于生成和转换的矩形脉冲。以下以矩形脉冲为例，介绍了几种常见的脉冲波形和传输码类型。图4-9显示了四个数字矩形码的脉冲波形。图4-9数据矩形代码的脉冲波形，1)，用于RFID数据传输的常用编码格式，3，RFID编码，调制和数据验证，数字基带信号波形，二进制“1”和“0”可以表示为其他形式的代码。射频识别系统通常包括反转零(NRZ)编码、Manchester (man极性零)编码、unipolar零(unipolar)编码和DBP(差分两相)编码最常用的数字信号波形是易于生成和转换的矩形脉冲。以下以矩形脉冲为例，介绍了几种常见的脉冲波形和传输码类型。图4-9显示了四个数字矩形码的脉冲波形。、图4-9数据矩形代码中的脉冲波形、15、RFID中常用的编码方案和编解码器曼彻斯特代码、3、RFID编码、调制和数据验证、16、RFID中常用的编码方案和编解码器曼彻斯特米勒代码编码规则；3；RFID编码；调制和数据验证；19；RFID中常用的编码方法和编解码器；3；RFID代码波形和nnrz代码；与曼彻斯特代码的波形关系；3；RFID代码；调制和数据验证米勒代码解码校正，米勒代码解码器方框图校正，3，RFID编码，调制和数据验证，23，米勒代码解码校正，解码时序波形图示例，3，RFID编码，调制和数据验证，24，脉冲调制是nNRZ代码的脉冲波形参数由NRZ代码的值0和1调制主要调制方式为移位键控FSK和相移键控PSK。3，RFID编码，调制和数据验证，25，脉冲调制FSK，FSK脉冲调制波形，3，RFID编码，调制和数据验证，26，脉冲调制FSK调制，FSK实现框图，触发器D1将输入FSK信号更改为窄脉冲。触发器D1为74HC74，当末端较高时，FSK沿q末端较高，但由于此值较低，因此CL末端较低，但使q末端再次处于较低级别。q端的脉冲可以使十进制计数器4017为零，并重新计算。3，RFID编码，调制和数据验证，29，脉冲调制PSK1和PSK2，在数据位的开头发生上升或下降(即，1，0或0，1替换)的情况下，相位从位置开始跳至180。PSK2调制时，当数据位为1时，相位从比特开始更改为180，当数据位为0时，相位保持不变。3、RFID编码、调制和数据验证；30、PSK调制电路、相位方法电路框图选择；3、RFID编码、调制和数据验证；31、3编码和调制；PSK解调电路读取器将PSK调制信号正确转换为nnrz代码的关键。32，如果PSK信号的数据速率为fc/2(fc的RF载波频率值为125kHz)，则添加到调制解调器的PSK信号为125kHz/2=62.5kHz的方波信号。PSK信号在进入调制解调器后以两种方式分割。一个是从路加到触发器D3的时钟输入部(CLK)，触发器D3是比特值确定电路。其他方法用于形成相位差为90的基准信号。触发器D3的d输入端通过添加由125kHz载波基准形成的62.5kHz基准方波信号，触发端D3时钟和d输入端两个信号的相位差为90(或者相位差不在0或180附近)，触发端D3的q侧输出信号是微控制器MCU可以读取的NRZ码。3，RFID编码，调制和数据验证，33，PSK解调电路的相关波形，3，RFID编码，调制和数据验证，34，子载波和子载波调制解调TYPEA的子载波调制，标准帧的结构，子载波调制波形，3，RFID编码，调制和数据验证，36，子载波和子载波调制解调TYPEB的子载波调制：数字子载波调制加负载调制，3，RFID编码，调制和数据验证，37，3，RFID编码，调制和数据验证，38，正弦波调制正弦振荡的载波信号幅度调制信号导致的幅度调制波上自下而上v(t)的相位角=0，均匀化和差值，3， RFID编码、调制和数据验证、42、数字调制ASK方法实现国际标准iso 1443负载调制测试的PICC电路转发器谐振电路由线圈l和电容器CV1组成，其谐振电压通过桥式整流VD1VD4控制在3V左右。 副载波信号(874kHz)可以通过跳线选择Cmod1或Rmod1负载调制。曼彻斯特或NRZ代码对ASK或BPSK子载波的调制。3、RFID编码、调制和数据验证；43、数字FM和调制；3、RFID编码、调制和数据验证；1、基本原理；4、RFID系统的基本工作原理；RFID系统的基本工作原理由读取器通过天线发送特定频率的无线信号阅读器的接收天线接收标签中发送的调制信号，通过天线调节器发送到阅读器信号处理模块，解调和解码后，将有效信息发送到后台主机系统进行相关处理。主机系统根据逻辑操作标识其标签的id，对每个设置进行适当的处理和控制，最终运行命令信号控制读取器以完成不同的读写操作。1，基本原理，4，RFID系统的基本原理，从电子标签到阅读器的通信和能量感应方式来看，系统一般可分为感应耦合系统和电磁逆散射耦合系统两类。感应耦合以电磁感应定律为基础，在空间中通过高频交变磁场实现耦合。电磁逆散射耦合，即雷达原理模型，在发射的电磁波撞击目标后反射的过程中，根据电磁波的空间传播规律，被传送回目标信息。2，感应耦合RFID系统，4，RFID系统的基本原理，RFID的感应耦合方式对应于iso/iec 1443协议。电感耦合电子标签由电子数据载体组成，该电子数据载体通常由单个微芯片和用作天线的大面积线圈等组成。电感耦合RFID系统的工作方式如图4-33所示，电感耦合方式的电子标签几乎大部分是手动工作的，标签内微芯片工作所需的所有能量都由读取器传输的电感磁能提供。高频率的强电磁场由读取器的天线线圈生成，通过线圈的截面和线圈的周围空间在附近的电子标签上产生电磁感应。图4-33感应耦合RFID系统的工作原理，3，电磁逆散射RFID系统，4，RFID系统的基本原理，(1)逆散射调制，雷达技术为RFID的逆散射耦合方式提供了理论和应用基础。电磁波遇到空间目标时，其能量的一部分被目标吸收，另一部分以不同的强度向各个方向散射。散射的能量中的一小部分被反射回发射天线，由天线接收(因