基于RFID的身份识别认证系统.doc

摘要摘 要射频识别（RFID: Radio Frequency Identification）技术，是一种利用射频信号和电感耦合实现识别目标的技术。同时，该技术也利用电感耦合实现基站和标签之间的数据传输。射频标签是非接触的、读写速度快、功耗低，该标签可读写、可存储大量数据，同时具有难以伪造和智能性较高等优点而得到社会各领域的广泛使用。本文的目的是设计一款基于TX125的专用读卡器。该读卡模块采用125KHz射频基站。当有卡靠近模块时，模块会以UART方式输出卡号。本读卡器可以与PC机、非接触式IC卡构成整个读写系统。 本文概括的介绍了RFID系统的基本概念、基本工作原理和相关标准。设计了一种采用RFID技术的智能系统，能够快速确认人员的真实身份的智能识别系统。当使用者进入此系统的检测范围时，系统会自动获取身份信息确定该使用者是不是合法用户。关键字：射频识别技术；射频标签；IC卡；TX125；智能IAbstractAbstractRFID（Radio Frequency Identification）technology is a technology that incorporates the using of radio frequency signal and electrical inductance coupling to uniquely identify an object. Also, RFID technology uses the electrical inductance coupling to accomplish data transmission between the base station and tags. Radio frequency labels are non-contact, read and write speed, low power consumption, the tags can contain large amounts of data, difficult to be counterfeited and higher intelligence etc, which make it to be widespread used in society.This paper is to design a dedicated reader based on TX125. The card module to use the 125KHz radio frequency base station. When has the card approaches the module, the module by the UART way output card number. The reader works with PC, non-contact IC card constitute the entire read-write system.In this paper, the basic theory, fundamental operating principles and related stands of RFID system are introduced. Designed a use of RFID intelligence system，can certification quickly confirm that the staff of the true identify of intelligent system. When users enter the system for the detection range, the system will automatically obtain identity information to identify the person using them is not a legitimate users. Keywords: RFID; Radio Frequency Label; IC Card; TX125; Intelligent 38目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 射频识别（RFID）背景11.2课题要求及任务21.3 RFID技术的发展状况31.3.1 RFID技术在国外的发展状况31.3.2 RFID技术在国内的发展状况52 RFID技术与TX12582.1 RFID技术82.1.1 RFID的基本组成部分102.1.2 RFID技术的基本工作原理122.1.3 RFID行业应用132.2 TX125系列读卡模块162.2.1 电气参数172.2.2 直流特性173 系统硬件部分183.1 单片机硬件单元设计183.2RFID模块的设计193.2.1 RFID卡选择193.2.2 基于Wiegand26 协议译码233.3 TX125硬件描述244 系统软件部分264.1 MAX232264.2 串口（UART）协议274.3 接口方式及典型应用274.4 信息采集304.4.1信息采集流程图304.4.2 信息采集程序304.5 身份认证324.5.1 身份认证流程图324.5.2 身份认证程序334.6 信息认证结果35总 结36致 谢37参考文献381 绪 论1.1 射频识别（RFID）背景近几十年来，无线通信技术得到了迅速发展和广泛应用，极大的推动了社会的发展和进步。RFID作为无线通信和自动识别技术的一种完美结合，被认为是21世纪最有前途的IT技术之一。从此，RFID开始成为全球学术界，工业界和有关组织所关心的一个新优点。目前我国拥有产品门类最为齐全的装备制造业，又是全球最重要的生产加工基地和消费市场，已经成为世界第二大贸易国。这些都为我国RFID产业与应用的发展提供了巨大的市场空间，带来了难得的发展机遇，RFID技术与应用比将成为我国信息产业和信息化建设的一个新机遇，并成为国民经济新的增长点1。 今天被公认为21世纪最有前途的RFID，并不是一项新的技术。最初，RFID技术在第二次世界大战期间，在空中作战行动中用于进行敌我识别，但是由于技术和成本的原因，RFID技术一直没得到广泛的应用。到90年代，RFID技术进入了广泛的行业应用阶段，RFID技术的标准化也日益得到重视。从此。RFID技术开始稳步发展，其产品种类也更加丰富，应用成本也开始下降，RFID技术开辟出发展的全新格局。由RFID技术引发的变革，催生了RFID这一朝阳产业。来自全球多家市场咨询公司的数据均对RFID产业的未来给予了肯定：国际知名咨询公司埃森哲的一份调查报告称，对RFID的投资会带来高额回报；In-Sat公司也在其研究中预测，到2009年，全球的电子标签的销售收入将增长到28亿美元。在新兴的，有着广阔发展前景的RFID产业面前，相信任何一家企业也无法坐视不理。RFID成功的将射频识别技术和IC技术结合起来，视频读写器能通过无线方式传输能量和数据，解决了卡内能量来源和非接触式信息交换两大难题。RFID的特点是利用无线电波来传输信息，不受空间限制，可快速的进行物品追踪和数据交换，通过对多种状态下的目标进行非接触式的信息采集，可对其自动化管理。由于RFID技术免除了人工干预，节省了大量人力的同时可极大提高工作效率，在将读写器嵌入到不同的应用背景中形成系统后，有着巨大的潜力。 在安全防御领域，使用集成了控制电路和声光报警等外设的集成RFID读写器主要应用有门禁保安、汽车防盗、电子物品监视系统。在智能门禁应用中，集成读写器由射频读写模块，门禁控制器忽然RS485通信模块组成，与管理计算机相连，可实现多入口的门禁控制。在工业生产领域，将RFID技术用于生产自动化，在生产流水线的每个工作点处放置集成了LCD液晶显示和存储器的集成RFID读写器系统，可以为用户定制型产品的复杂生产过程提供简化的解决方案。该类型读写器可以重复读写产品部件上的射频卡，卡上带有产品所需的所有部件的要去，通过LCD显示，指导装配工人的工作。实现自动控制、监视，提高生产率，改进生产方式，节约了成本。RFID技术在医疗上的应用可以用植入的医用射频读写器来实现。例如，青光眼是因为两眼间的眼压不断增加引起的，而导致患者失明的不仅仅是眼压的绝对值，更多的是眼压的波动。因此，可将带有电容压力传感器的特制标签植入患者的眼中，用内置于眼镜上的微型读写器系统来定时检测患者的眼压，并通过信号与手持机通信，利于提高医疗保健的品质。在数据管理和统计领域，如在多人参赛的运动项中，运动计时需要同时处理的数据量大且要求计时准确不能有任何差错，应用集成有无线通信模块上网RFID读写器系统进行计时时，能同时识别记录大量数据，通过无线通信模块能向数据库提供实时结果，从根本上消除人工计时带来的偏差。由于金融电子领域的应用比较复杂，所以对读写器的处理速度、程序存储量、数据存储容量等的要求也很高，基于单片机的读写器已经不能满足要求，从而出现了基于ARM并集成了键盘、LCD的人机交互界面的读写器系统。例如在目前我国很多大中城市已经开始推行的城市“一卡通”工程中，采用该类型的读写器可以进行卡检测、票卡读写、退卡控制等功能。通过人机交互界面，还可以使持卡人进行余额查询、历史交易明细查询等业务。另外，该类型读写器还可以向上层应用程序提供二次软件开发的平台，已从整体上形成了智能化较高的读写器系统2。1.2课题要求及任务(1)技术要求。采用单片机控制技术、RFID技术和数据库管理技术设计基于RFID技术的识别认证系目的提高幼儿园的智能化、人性化管理水平。加强对家长的身份识别，实现幼儿的安全接送管理，预防犯罪分子假冒家长进行犯罪活动。 (2)总体要求。绘制系统原理电路图；制定编写设计方案，完成详细完整的程序清单和注释；写致谢信。对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明，并对所完成的设计作出评价，对自己整个设计工作中经验教训，总结收获。(3)主要任务。系统拟实现的功能是，幼儿在入园时，幼儿家长需注册、领卡。幼儿园把幼儿和家长的有关信息存入系统数据库，并通过发卡注册终端把所发接送卡与注册信息进行绑定，以方便后续管理。家长在接送孩子时，只要在呼叫刷卡终端上刷卡，孩子的姓名就会显示在所在班级的信息显示屏上，班级教师便会准确的将孩子送到儿童家长手中或把孩子接入班级。 (4)编程是本次工程实践的重要环节。软件编程任务主要包括以下几点：编写、调试蜂鸣器并进行软硬件联调；编写、调试对tx125模块的读卡及判断；编写、调试LED扫描程序并进行软硬件联调。 1.3 RFID技术的发展状况从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别射频识别技术的理论基础。 射频识别技术的发展可按十年期划分如下： 1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。 1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。 1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。 2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。 至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用3。 特别值得一提的是在1998年美国麻省理工学院的David Brock博士和Sanjay Sarma教授在喝咖啡聊天时，谈及物品自动识别技术手段问题时产生的从系统的角度来解决物品自动识别问题的灵感，由此导致了供应链中物品自动识别概念的一次革命，并最终在1999年10月1日正式创建Auto-ID Center非盈利性的开发组织。Auto-ID Center诞生后，迅速提出了产品电子代码EPC(Electronic Product Code)的概念以及物联网的概念与构架，并积极推进有关概念的基础研究与实验工作。可以说，EPC与物联网的概念将射频识别技术的应用推到了极致，对射频识别技术的发展与应用的推广起到了极大的推动作用。 射频识别技术的发展，一方面受到应用需求的驱动，另一方面射频识别技术的成功应用反过来又将极大地促进应用需求的扩展。从技术角度说，射频识别技术的发展体现在若干关键技术的突破。从应用角度来说，射频识别技术的发展目的在于不断满足日益增涨的应用需求。 射频识别技术的发展得益于多项技术的综合发展。所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播特性。 随着技术的不断进步，射频识别产品的种类将越来越丰富，应用也越来越广泛。可以预计，在未来的几年中，射频识别技术将持续保持高速发展的势头。射频识别技术的发展将会在电子标签(射频标签)、阅读器、系统种类等方面取得新进展。 在电子标签方面，电子标签芯片所需的功耗更低，技术更趋成熟。其作用距离将更远，无线可读写性能也将更加完善，并且能够适合高速移动物品识别，识别速度也将更加快，具有快速多标签读写功能。与此同时，在强场强下的自保护功能也会更加完善、智能性更强，成本更低。在读写器方面，多功能读写器，包括与条码识别集成、无线数据传输、脱机工作等功能将被更多的应用。同时，多种数据接口包括RS232，RS422485，USB，红外，以太网口也将得到应用。而读写器将实现多制式多频段兼容，能够兼容读写多种标签类型和多个频段标签。读写器会朝着小型化、便携式、嵌入式、模块化方向发展，成本将更加低廉，应用范围更加广泛。在系统方面，低频近距离系统将具有更高的智能、安全特性；高频远距离系统性能将更加完善，成本更低。而2.45GHz和5.8GHz系统将更加完善。同时，无芯片系统将逐渐得到应用。 总而言之，射频识别技术未来的发展中，在结合其它高新技术，比如GPS、生物识别等技术，由单一识别向多功能识别方向发展的同时，将结合现代通信及计算机技术，实现跨地区、跨行业应用。1.3.1 RFID技术在国外的发展状况RFID技术在国外的发展较早也较快。尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID系统。其中，低频近距离RFID系统主要集中在125kHz、13.56MHz系统；高频远距离RFID系统主要集中在UHF频段(902MHz928MHz)915MHz、2.45GHz、5.8GHz。UHF频段的远距离RFID系统在北美得到了很好的发展；欧洲的应用则以有源2.45GHz系统得到了较多的应用。5.8GHz系统在日本和欧洲均有较为成熟的有源RFID系统。在RFID技术发展的前10年中，有关RFID技术的国际标准的研讨空前热烈，国际标 准化组织ISOIEC联合技术委员会JTCl下的SC31下级委员会成立了RFID标准化研究 工作组WG4。尤其是在1999年10月1日正式成立的，由美国麻省理工学院MIT发起的 Auto-ID Center非盈利性组织在规范RFID应用方面所发挥的作用将越来越明显。Auto-ID Center在对RFID理论、技术及应用研究的基础上，所作出的主要贡献如下：(1)提出产品电子代码EPC(Electronic Product Code)概念及其格式规划。为减化电子标签芯片功能设计，降低电子标签成本，扩大RFID应用领域奠定了基础；(2)提出了实物互联网的概念及构架，为EPC进入互联网搭建了桥梁；(3)建立了开放性的国际自动识别技术应用公用技术研究平台，为推动低成本的RFID标签和读写器的标准化研究开创了条件。1.3.2 RFID技术在国内的发展状况RFID的基本技术原理起源于二战时期，最初盟军利用无线电数据技术来识别敌我双方的飞机和军舰。战后，由于较高的成本，该技术一直主要应用于军事领域，并未很快在民用领域得到推广应用。直到上世纪八 九十年代，随着芯片和电子技术的提高和普及，欧洲开始率先将RFID技术应用到公路收费等民用领域。到二十一世纪初，RFID迎来了一个崭新的发展时期，其在民用领域的价值开始得到世界各国的广泛关注，特别是在西方发达国家，RFID技术大量应用于生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、货物跟踪等民用领域中，其新的应用范围还在不断扩展，层出不穷。 本世纪初，RFID已经开始在中国进行试探性的应用，并很快得到政府的大力支持，2006年6月，中国发布了中国RFID技术政策白皮书，标志着RFID的发展已经提高到国家产业发展战略层面。到2008年底，中国参与RFID的相关企业达数百家，已经初步形成了从标签及设备制造到软件开发集成等一个较为完整的RFID产业链， 据专家估计，2008年中国RFID相关产值达到80亿元左右，并将在未来5-10年保持快速发展。 目前，RFID在中国的很多领域都得到实际应用，包括物流、烟草、医药、身份证、奥运门票、宠物管理等等，但就我们日常生活感受而言，好像RFID还是离我们很远。除了二代身份证，我们还很难经常感受到RFID在我们生活中的存在。这到底是什么原因呢？其实道理很简单，尽管RFID正快速在各个领域得到实际应用，但相对于我们国家的经济规模，其应用范围还远未达到广泛的程度，即便在RFID应用比较多的交通物流产业，也还处于点分布的状态，而没能达到面的状态。往往是产业中的领导企业为保持其竞争地位而率先尝试采用这种新技术，而更多的企业还抱着观望和犹豫的态度。还是以物流产业为例，应用RFID技术可以大幅提高物流运作效率，如加快货物出入库时间，减少现场操作人员，实现快速而精确的库存盘点，实现货物准确定位跟踪等，但时至今日，在中国真正实施RFID技术的物流企业还屈指可数。经济危机爆发以来，很多业内人士也开始对RFID产业的未来发展产生怀疑和失望，那么到底是什么因素阻碍了这一新兴产业在我国的发展。 首先，是我国企业总体信息化水平不高，阻碍了RFID充分发挥其作用。RFID作为一种信息技术手段，其基本功能是实现数据的精准快速采集。这些数据采集后，必须经过进一步的对比分析处理，才能达到提高效率、降低总体成本的作用。也就是说，RFID的实施，往往需要企业信息化达到一定水平，使RFID系统与企业既有的ERP、CRM等信息集成在一起，才能充分发挥其作用。 其次，RFID实施成本还比较高，使很多企业望而却步。不仅仅对中国企业，即便对西方企业，RFID的高成本也是一个巨大障碍。正如前文所言，RFID的基本技术原理在60几年前就产生了，但直到上世纪后期，RFID的应用才逐步推广到民用领域，正是高成本阻碍了RFID技术的实际应用。目前在国内，一张RFID标签一般都在1元以上，ETC的车载单元要400多元，高成本使得RFID的投资回报具有很大风险，使其应用大多局限于高价值或高利润商品领域。 再次，行业标准尚未统一，贸然实施会带来不确定风险。尽管RFID起源很早，但目前还没有形成全球统一的技术标准，中国在标准制定领域起步较晚，由于关乎各国经济利益，相信标准之争还会持续一定时间。在这种情况下，贸然投入，必然给企业经营带来很大风险。蓝光获得DVD标准之争的胜利，给HD-DVD阵营带来的巨大伤害，是处于标准之争产业里的企业不得不慎重考虑的问题，这也是很多企业对实施RFID抱观望态度的原因。 最后，我国产业供应链发展还处于初级阶段，也阻碍了RFID的实际应用。与西方企业相比，由于技术和管理处于劣势地位，我国大多行业都存在过度竞争，价格成为市场竞争的主要手段，这就使得很多制造企业利润率维持在相当低的水平，产业供应链的上下游企业之间往往博弈大于合作。而RFID技术只有在整个供应链上协同实施，实现供应链信息透明和分享，才能最大程度发挥出RFID的作用，这在目前情况下还很难做到。另外，实施RFID的一个主要益处是节省人工成本，沃尔玛称RFID每年为其节省数十亿美元的人力成本开支，而中国较低的工资水平也使得很多企业没有积极性去实施RFID技术。 尽管中国企业目前信息化程度还较低，但中国企业前进的步伐相当快。今年中国已有40多家企业闯入 世界500强，更多本土企业正迅速成长为跨国经营企业，日益复杂的管理要求这些企业必须迅速推进信息化建设，在这一点上中国企业具有一定的后发优势，而企业信息化必然给RFID带来良好的发展机遇。随着中国企业信息化的进程，RFID的应用将会由点到面，逐步拓展到更广的领域。而RFID的实施成本，必然随着 RFID应用的推广和市场的扩大而逐步降低，RFID的应用将会从目前的托盘或整箱的货物跟踪逐步扩展到单品货物跟踪的水平。最后，从产业供应链角度看，国家目前提倡的产业升级，就是要使中国企业多生产高技术、高附加值、高利润产品，而这些领域，正是RFID用武之地。产业升级将带动中国企业提升市场竞争能力，逐步由单体企业竞争上升为产业供应链的竞争。今后几年，一批国产RFID企业,如：创羿科技、远望谷、上海华虹、维深集团等迅速发展壮大。在未来几年，我们会看到，RFID的实施将摆脱仅仅由单个企业实施的窘境，而展现为企业所在整个供应链的协同实施，RFID的益处将会得到最大程度的发挥。2 RFID技术与TX125本文身份认证技术采用了低频的RFID识别技术，基于TX125系列读卡模块进行信息进行传输。下面对这两种技术关键点进行讨论和分析，为以后的的系统设计奠定基础。2.1 RFID技术(1)RFID简介。RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。一套完整 RFID系统由 Reader 与 Transponder 两部份组成 ,其动作原理为由 Reader 发射一特定频率之无限电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将內部之ID Code送出，此时Reader便接收此ID Code。 Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。 RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盜器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签有两种：有源标签和无源标签4。(2)RFID的分类。RFID按应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M960MHz、微波2.4G（目前中国移动、中国联通、中国电信推广的手机支付RF-SIM卡技术就是应用该频率，而且该项的核心技术就掌握在国民技术、中科讯联等中国企业手中，有可能会被推广为国际标准），5.8G。RFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合。(3)RFID标签。 目前市场上80%为无源电子标签，不到20%为有源电子标签。电子标签可以分为有源电子标签(Active tag)和无源电子标签(Passive tag)。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池。对于有源电子标签来说，根据标签内装电池供电情况不同又可细分为有源电子标签(Active tag)和半无源电子标签(Semipassive tag)。 RFID标签工作原理。有源电子标签又称主动标签，标签的工作电源完全由内部电池供给，同时标签电池的能量供应也部分地转换为电子标签与阅读器通讯所需的射频能量。 半无源射频标签内的电池供电仅对标签内要求供电维持数据的电路或者标签芯片工作所需电压的辅助支持，本身耗电很少的标签电路供电。标签未进入工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签，标签内部电池能量消耗很少，因而电池可维持几年，甚至长达10年有效；当标签进入阅读器的读出区域时，受到阅读器发出的射频信号激励，进入工作状态时，标签与阅读器之间信息交换的能量支持以阅读器供应的射频能量为主(反射调制方式)，标签内部电池的作用主要在于弥补标签所处位置的射频场强不足，标签内部电池的能量并不转换为射频能量。 无源电子标签（被动标签）没有内装电池，在阅读器的读出范围之外时，电子标签处于无源状态，在阅读器的读出范围之内时，电子标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电源。无源电子标签一般均采用反射调制方式完成电子标签信息向阅读器的传送。 RFID标签特点。主动标签自身带有电池供电，读/写距离较远（约在100米1500米），体积较大，与被动标签相比成本更高，也称为有源标签， 一般具有较远的阅读距离，能量耗尽后需更换电池。例如：CY-RMZ-206、CY-RMZ-208、CY-RMZ-210 无源电子标签在接收到阅读器发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护，成本很低并具有很长的使用寿命，比主动标签更小也更轻，读写距离则较近（约在1mm30mm)，也称为无源标签。例如：CY-RMZ-209 相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。 RFID标签说明。满足国际ISO15693、ISO18000-6B、EPC G2等多种标准，采用不同的天线设计和封装材料可制成多种形式的标签，如车辆标签、货盘标签、物流标签、金属标签、图书标签、液体标签、人员门禁标签、门票标签、行李标签等。客户可根据需要选择或定制相应的电子标签。 Inlay：可封装成多种形式的电子标签。应用于标签转化商和OEM客户的标签生产，以及大批量的。Label：剥离底纸直接粘贴于纸质包装箱上，实现“即贴出货”的过程。适用于物流、供应链管理等。标准：PVC层压的标准卡，持在手中或挂于胸前。主要应用于人员管理、图书管理和车辆管理等。金属标签：金属标签，可直接粘贴于带金属外壳的设备上。主要适用于机箱、板卡等资产管理领域。车辆标签：直接粘贴于汽车挡风玻璃上部内表面或插于标签卡座内。主要适用于汽车管理等领域。 吊牌标签：吊附在待识别物品上。主要应用于高档服装管理和资产管理。动物标签：使用专用动物耳标钳，将标签装与牲畜的耳朵上。主要用于种畜繁育、疫情防治、肉类检疫。托盘标签：使用时直接插入塑料托盘隙孔中或用钉子穿过定位孔将标签固定于木质托盘正中央。 门票标签：持在手中或挂于胸前。适用于会议出入证明及门票管理等领域。 行李标签：剥离底纸直接粘贴于被识别物体上。主要适用于航空行李管理、邮政包裹管理、物流跟踪管。图书标签：直接粘贴于书内。主要应用于图书馆、书店等场所。 珠宝标签：使用时将各类珠宝挂到标签的环上,即可正常使用，便于珠宝行业对各类珠宝产品的管理。2.1.1 RFID的基本组成部分RFID标签俗称电子标签5，如图2-1所示，也称应答器（tag, transponder, responder）。EEPROMROM逻辑控制单元调制器解调器电压调节器芯片天线图2-1 RFID电子标签根据工作方式可分为主动式（有源）和被动式（无源）两大类，本文主要研究被动式RFID标签及系统。被动式RFID标签由标签芯片和标签天线或线圈组成，利用电感耦合或电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯。RFID标签中存储一个唯一编码，通常为64bits、96bits甚至更高，其地址空间大大高于条码所能提供的空间，因此可以实现单品级的物品编码。当RFID标签进入读写器的作用区域，就可以根据电感耦合原理（近场作用范围内）或电磁反向散射耦合原理（远场作用范围内）在标签天线两端产生感应电势差，并在标签芯片通路中形成微弱电流，如果这个电流强度超过一个阈值，就将激活RFID标签芯片电路工作，从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作，微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。RFID标签芯片的内部结构主要包括射频前端、模拟前端、数字基带处理单元和EEPROM存储单元四部分。读写器也称阅读器、询问器（reader, interrogator），如图2-2所示，是对RFID标签进行读/写操作的设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。时钟发生器微控制器电压调节器存储单元接收器发射器应用程序接口射频接口逻辑控制单元主机系统天线供电图2-2 RFID读写器读写器是RFID系统中最重要的基础设施，一方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号，再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操作指令的执行和数据汇总上传。在上传数据时，读写器会对RFID标签原子事件进行去重过滤或简单的条件过滤，将其加工为读写器事件后再上传，以减少与中间件及应用软件之间数据交换的流量，因此在很多读写器中还集成了微处理器和嵌入式系统，实现一部分中间件的功能，如信号状态控制、奇偶位错误校验与修正等。未来的读写器呈现出智能化、小型化和集成化趋势，还将具备更加强大的前端控制功能，例如直接与工业现场的其它设备进行交互甚至是作为控制器进行在线调度。在物联网中，读写器将成为同时具有通讯、控制和计算（communication, control, computing）功能的C3核心设备。 天线（antenna）是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。RFID系统中包括两类天线，一类是RFID标签上的天线，由于它已经和RFID标签集成为一体，因此不再单独讨论，另一类是读写器天线，既可以内置于读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。天线在RFID系统中的重要性往往被人们所忽视，在实际应用中，天线设计参数是影响RFID系统识别范围的主要因素。高性能的天线不仅要求具有良好的阻抗匹配特性，还需要根据应用环境的特点对方向特性、极化特性和频率特性等进行专门设计。 中间件（middleware）是一种面向消息的、可以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。中间件在RFID应用中除了可以屏蔽底层硬件带来的多种业务场景、硬件接口、适用标准造成的可靠性和稳定性问题，还可以为上层应用软件提供多层、分布式、异构的信息环境下业务信息和管理信息的协同。中间件的内存数据库还可以根据一个或多个读写器的读写器事件进行过滤、聚合和计算，抽象出对应用软件有意义的业务逻辑信息成业务事件，以满足来自多个客户端的检索、发布/订阅和控制请求。 应用软件（application software）是直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面，协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置，逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件，并使用可视化界面进行展示。由于应用软件需要根据不同应用领域的不同企业进行专门制定，因此很难具有通用性。从应用评价标准来说，使用者在应用软件端的用户体验是判断一个RFID应用案例成功与否的决定性因素之一。2.1.2 RFID技术的基本工作原理RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理,见图2-3。电子标签受到信号，被激活并发出正确信号读写器通过天线发出信号读写器天线电子标签图2-3 RFID工作原理一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及天线三个部份所组成。 其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder, 用以驱动 Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader 便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成, 感应偶合(Inductive Coupling) 及反向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。 阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。 在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。2.1.3 RFID行业应用(1)RFID在车间流水线上的应用。车间流水线应用。RFID就是电子工票，在车位上安装一个RFID电子阅读器，工人在做完一扎衣服后刷下工票卡，可以实时采集工人生产信息：对车间现场进行实时管理、安排调度和效率改善。.电子工票系统为管理人员、车间现场之间建立了一个信息平台，每个工人的生产进度可以直接反馈到管理人员，管理人员的指令（例如通知等）也可以直接达到工人的屏幕，帮助管理人员平衡各生产线产能，实时统计工人计件工资，评估工人表现，从而提高服装企业的生产效率和管理决策能力。 主要功能。 支持前后台设置工序； 支持车间交接和收发； 可以查询工序的工艺做法； 查询工人的产量和工资； 设定工人的目标绩效和报警功能； 支持工票的改数和扣数功能； 支持QC质量检查； 支持LED看板管理。 实施价值。无需条码或纸质工票,节省纸张； 自动统计工人计件工资,节省人手； 生产工时实时统计,提高计划与调度能力； 工人目标绩效考核,改善生产效率。(2)RFID在服装行业的应用。目前RFID技术在服装行业的应用越来越收到服装企业主的重视，通过RFID技术提供供应链管理的透明度，提高库存转转率，减少缺货损失，提升门店的消费体验. 通过RFID技术基本上为服装行业带来四大类的利益： 快：物流效率快，货品交接点数快，提高物流作业效率； 准：数据准，在供应链的各个环节对服装的流通数据采集准确； 防：通过嵌入RFID芯片到服装内部，实现防窜货和防伪功效，而且还提高物流效率； 服务：通过RFID智能商店，提高消费者体验，通过互动，更多商品的展示，快速响应消费者需求来提高服务水平，提升门店销售额。 沃尔玛2010年全力推广RFID在服装上的应用，据调查至少有5亿枚电子标签应用在全球的服装应用上，目前在中国RFID在服装行业应用处于刚刚起步阶段，例如上海的商格科技在服装的RFID应用取得了一定的成就，国内已经有小猪班纳、伊美依格、杭州朗曼迪等服装品牌公司采用了商格科技的可循环使用的RFID整体解决方案，来帮助服装品牌公司解决物流积压瓶颈，防伪防窜货追踪等一直困扰国内服装品牌多年的老难题。 随着RFID技术不断在中国服装行业的深度应用，RFID技术会给服装品牌商带来革命性的改变，有利于中国品牌服装的信息化建设，供应链的管理，提升国际竞争力。 (3)RFID技术在世博会的应用。 未来商店：于2009年投入运营至今的世博未来商店以全国独有的基于RFID的商业模式取胜：顾客登记信息领取IC卡和掌上电脑后进入商店选购商品，如需购买任何一款世博会特许商品，只要将掌上电脑对准扫描商品便可获知商品的介绍及价格等各类信息，顾客可以藉此了解商品，如果满意可进行订购。在结账时，顾客也无需排队，只需要在结账时刷一下身份卡，就知道哪张账单该你付。整个流程都贯穿了RFID， RFID技术的应用推广正需要这样创新的商业模式设计及流程运作来推动。世博未来商店目前在大众中的知名度不断攀升，世博特许商品火热出售，销售额持续上涨。在2008年购买奥运会特许商品的顾客不妨再去上海体验一下购买世博特许商品的“大不同”9。 上海市食药监管部门表示，在世博食品供应链中将全面运用RFID电子标签技术，实现食品的安全信息全程溯源。进入园区的蔬菜、水果、水产品、蛋等初级产品及配送的餐饮半成品等，包装袋上都将戴上RFID标签，这个标签会储存种植养殖企业或生产单位、品名、产地、生产日期、保质期等信息，在专供世博食品的物流货车上也配备相应的RFID设备，对装载冷藏、冷冻食品的车辆配备RFID等温度连续监控设备。在食品进入园区时，工作人员通过手持式RFID读取器，就能在现场快速追溯食品和原料的来源。 在车辆交通安全方面，世博会主办方将采用RFID技术的驾车安全管理系统，这套系统具有车辆和驾驶员电子证件双卡配对、过车自动检测、图像触发抓拍、车牌图像智能识别、自动放行、黑名单布控及即时报警等功能，为世博会区域车驾安全提供坚实保障。 此外，RFID技术还广泛应用于世博会的物流配送、证件管理、导游机、机器人、RFID手环和自助图书馆等诸多方面（详情可参看RFID技术保驾上海世博会专题）。笔者认为RFID在世博会上带来的妙处唯有亲临其中方能有更深刻的体会，一个个精彩的、活生生的RFID解决方案、应用案例、实施项目和创新成果届时都将现场直播，RFID业界的同仁如果有机会去看世博会，或将有意外的收获，触发创新灵感，科技无处不在、创意无处不在。 上海市科委总工程师陈杰对上海世博会中的科技盛宴这样表示：包括RFID在内的很多科技成果通过世博会的展示将进一步走向市场。市场化和产业化是业界一直以来对RFID发展进程的一个期待。毋庸置疑，每年的重大活动都为RFID的应用创造了商机，这成为了一个相对固定的RFID应用市场，此次世博会的筹备过程中，已经有若干厂商基于政府层面的拉动和企业自身实力接受挑战，取得了RFID的投资回报，特别是上海和以上海为中心的长三角地区在为世博会做出贡献的同时也赢了自身RFID产业的发展。 在物联网广受关注的时代，上海幸运的借世博会赢得了一个很大的推力，RFID在世博会中的实践经验对全国着手布局、积极推动RFID产业的发展的城市来说是一个很好的借鉴。正所谓“随风潜入夜，润物细无声”，RFID随着物联网的春风潜移默化的融入到规模宏大的世博会应用之中，在参与、呈现、融合与体验中引领着多城市、多行业和多企业之中RFID的成长，孕育着预期之内与预期之外的RFID的普及，为发展民族的甚至世界的RFID力量摸索新的道路。 (4)RFID在供应链的应用。 供应链合作关系一般是指：在供应链内部两个或两个以上独立的成员之间形成的一种协调关系，以保证实现某个特定的目标或效益。建立供应链合作伙伴关系的目的，在于通过提高信息共享水平，减少整个供应链间企业产品的库存总量、人员沟通成本等等，降低成本和提高整个供应链的运作绩效10。 随着市场需求不确定性的增强，合作各方要尽可能削弱需求不确定性的影响和风险。供应链合作伙伴关系绝不应该仅考虑企业之间的交易价格本身，还有很多方面值得双方关注。比如，制造商总是期望他的供应商完善服务，搞好技术创新，实现产品的优化设计等等。2.2 TX125系列读卡模块TX125系列非接触IC卡射频读卡模块采用125KHz射频基站。当有卡靠近模块时，模块会以韦根或UART方式输出ID卡卡号，用户仅需简单的读取即可，在串口方式下，可工作在主动与被动的模式。可选低功耗模式，功耗低至15uA（是普通模块的12000），而仍然保持自动寻卡功能，特别适合于电池供电场合。该读卡模块完全支持EM、TEMIC、TK及其兼容卡片的操作，非常适合于门禁、电子感应门锁、考勤等系统的应用。TX125模块如图2-4所示。TX125系列模块的特点如下。图2-4 TX125模块(1)体积小巧、简单、易用、性价比高； (2)支持EM、TEMIC、TK及其兼容卡； (3)可选低功耗模式，功耗低至15uA（是普通模块的12000）