《RFID原理及应用》 课件 知识点1：读写器工作原理及分类、知识点1：高频读写器设计、知识点2：读写器的组成及发展趋势.pptx

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  《RFID原理及应用》知识点：读写器工作原理及分类读写器的工作原理01读写器：读写器是负责读取或写入电子标签信息的设备，可以是单独的个体，也可以嵌入到其他系统之中。读写器通过其天线与电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。读写器有时也称为阅读器（Reader）、查询器、通信器 、扫描器、编程器、读出装置、便携式读出器、识读器、读头等。以上名称起源于不同的功能或者应用场合以角度。读写器的工作原理02读写器将要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入读写器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，有关电路对此信号进行解调、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给读写器，读写器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至中央信息系统进行有关数据处理；若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，对EEPROM中的内容进行改写，若经判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。读写器与电子标签之间的通信方式：电感耦合和电磁反向散射耦合。读写器的工作原理03电感耦合：变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。电感耦合方式一般适合于高、中、低频工作的近距离RFID系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10~20cm。电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波碰到目标后反射，同时返回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。电磁反向散射耦合方式一般适合于超高频、微波工作的远距离RFID系统。典型的工作频率有：433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3~10m。读写器的功能和分类04读写器的功能：（1）读写器与电子标签的通信功能。在规定的技术条件下读写器可与电子标签进行通信。（2）读写器与主机的通信功能。读写器可以通过标准接口如RS232，USB等与主机网络连接。 提供下列信息以实现多个读写器在系统网络中的运行：本读写器的识别码、本读写器读出电 子标签信息的日期和时间、本读写器读出的电子标签的信息。（3）读写器能在读取区内查询多个标签，并能正确区分各个标签。（4）读写器可以对固定对象和移动对象进行识别。（5）读写器能够提示读写过程中发生了错误，并显示错误的相关信息。（6）对于有源标签，读写器能够读出有源标签的电池信息，如电池的总电量、剩余电量等。综上所述，读写器的功能包括三个主要部分：第一部分是发送和接收功能，用来与标签和分离的单个物品进行通信；第二部分是对接收信息进行初始化处理；第三部分是连接服务器用来将信息传送到主机的数据交换与管理系统。读写器的功能和分类05读写器的分类：根据应用的不同分为：小型读写器，手持型读写器，面板型读写器，隧道型读写器以及出入通道型读写器，大型通道型读写器根据天线与读写器模块的分离与否分为：分离式的读写器，固定式读写器；集成式读写器，便携式读写器。《RFID原理及应用》Thanks！！！《RFID原理及应用》知识点：高频读写器设计高频读写器设计01本次主要就是通过RC522结合STM32F407,设计一个高频读写器，完成对S50卡片的读写操作。设计框图：高频读写器设计02硬件连接：STM32F407使用 SPI1端口（PB3-SCK, PB4-MISO, PB5-MOSI,PB6-SS），STM32F407使用USART1端口（PA9-TX, PA10-TR）.模块SPI接口：从上到下分别为SDA这个引脚为SPI的SS应该连接片选信号线，SCK为时钟端口，MOSI为主机输出从机输入端口，MISO为从机输入主机输出端口，IRQ引脚悬空无作用，GND电源地，RST复位引脚，3.3V电源引脚。高频读写器设计03测试硬件连接：将STM32的PB6引脚作为片选信号SS线的MOSI，连接到了RC522的MOSI引脚；STM32的PB4为SPI1的MISO，连接到了RC522的MISO引脚；STM32的PB3为SPI1的SCK，连接到了RC522的SCK引脚；STM32的PB7作为复位信号线的RST引脚。同时RC522模块的供电是通过STM32开发板提供的3.3V。高频读写器设计04程序设计：1.STM32SPI驱动的编写。2.RC522模块驱动文件的编写，对RC522本身寄存器的操作。3.RC522对卡片的读写操作编写，必须遵守ISO/IEEE14443A协议，包括怎么寻卡，防碰撞，选卡，验证卡的密码等操作。高频读写器设计05读写卡测试：PC通过串口连接到STM32，需要安装串口驱动CH340，波特率为115200。卡片放置到RC522模块上，就要完成寻卡，防碰撞，选卡，认证，写入数据和读数据的操作。并读取出卡类型及卡号信息。《RFID原理及应用》Thanks！！！《RFID原理及应用》知识点：读写器的组成及发展趋势读写器的组成01读写器的组成结构：RFID读写器从物理上可以划分成硬件和软件两个部分，另外读写器也可以从功能上划分成四个逻辑组件。硬件部分：硬件的基本结构一般包括以下几个部分：控制模块（MCU）、射频处理模块、天线及外围接口电路等。读写器的组成021控制模块：与应用系统软件进行通信；执行从应用系统软件发来的动作指令；控制与标签的通信过程；基带信号的编码与解码；执行防碰撞算法；对读写器和标签之间传送的数据进行加密和解密；进行读写器和电子标签之间的身份验证；对键盘、显示设备等其他外部设备的控制。2射频处理模块：主要功能是产生高频发射能量、激活电子标签并为其提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传输给电子标签；接收并解调来自电子标签的射频信号。射频处理模块负责射频信号的处理和数据的传输，完成对电子标签的读写。射频处理模块可以采用厂商提供的专用模块或射频读写芯片。3天线：天线是发射和接收射频载波信号的设备。4外围设备：MCU与主机的通信接口以及键盘、LED/LCD显示等其他外部设备。读写器的组成03软件部分：软件部分通常都是生产厂家在产品出厂时固化在读写器模块之中，负责对读写器接收到的指令进行响应和对电子标签发出相应的动作指令。软件部分一般包括以下三类：（1）控制软件：负责系统的控制和通信，控制天线发射的开、关，控制读写器的工作模式，完成与主机之间的数据传输和命令交换等功能。（2）导入软件：主要负责系统启动时导入相应的程序到指定的存储空间，然后执行导入程序。（3）解码器（软件）：负责将指令系统翻译成机器可以识别的命令，从而控制发送的信息，或者将收到的电磁波模拟信号解码成数字信号，进行数据解码、反碰撞处理等。软件部分的主要功能是：通过对主控MCU的编程，控制射频读写芯片根据各种协议与电子标签进行通信，完成对电子标签的各种操作，并将有关操作以函数形式合理封装，供二次开发的用户调用。读写器的组成04逻辑组件：RFID读号器可以从逻辑上划分成四个组件；读写器API：提供应用程序的的接口通信子系统：处理读写器与中间件通信时所采用的传输协议事件管理器：可以进行事件过滤天线子系统：用来实现电子标签协议，并与读写器上的射频电路一起实现空中接口。读写器的发展趋势05读写器的发展趋势：1.多功能2.小型化、便携式、嵌入式、模块化3.成本更低4.智能多天线.更多新技术的应用《RFID原理及应用》Thanks！！！

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