RFID技術(shù)有潛力成為嵌入式系統設計中重要組成部分

　　RFID(射頻識別)技術(shù)有潛力成為嵌入式系統設計中的一種常見(jiàn)的重要組成部分。嵌入式設計中的RFID技術(shù) 你該如何行動(dòng)?

　　RFID(射頻識別)技術(shù)有潛力成為嵌入式系統設計中的一種常見(jiàn)的重要組成部分。除了在庫存管理領(lǐng)域的傳統作用以外，RFID標簽和高速長(cháng)距離閱讀器的新進(jìn)展使嵌入式系統設計者能輕松納入多種特性，比如門(mén)禁、防偽、簡(jiǎn)便支付、醫學(xué)鑒定、動(dòng)態(tài)定價(jià)、產(chǎn)品歷史、遠程資產(chǎn)跟蹤。嵌入式RFID應用一般是把閱讀器包含在產(chǎn)品或系統中，以便添加本地數據收集特性，它們增強了產(chǎn)品的基本功能。如今，人們會(huì )在酒店、監獄、醫院、零售網(wǎng)點(diǎn)、農場(chǎng)、賭場(chǎng)、收費公路、工廠(chǎng)以及多種商用和軍用車(chē)輛中發(fā)現嵌入式RFID應用。隨著(zhù)嵌入式系統開(kāi)發(fā)者認識到這種技術(shù)的價(jià)值，并且在新設計中采用它，這些非傳統RFID應用將成為家常便飯。

　　關(guān)于RFID的構想出現于20世紀中期，而如今，它即將成為下一項重大技術(shù)。早在第二次世界大戰期間，美國軍方就在使用早期形式的RFID，用來(lái)區分敵我的飛機。首批商用RFID應用是在20世紀70、80年代出現的，用于跟蹤和識別單一地點(diǎn)內的物品。但是，在早期部署的RFID當中，許多RFID應用的開(kāi)發(fā)者都把專(zhuān)有技術(shù)作為它們的基礎，每一種都使用獨特的通信方法，并且要求由生產(chǎn)標簽的公司提供專(zhuān)門(mén)的閱讀器硬件。標準化的缺乏導致行業(yè)分散、采用速度緩慢，并且實(shí)際表現落后于對RFID技術(shù)的大肆宣傳。如今，開(kāi)發(fā)者正在糾正大多數早期問(wèn)題，RFID也成為成長(cháng)中的行業(yè)，在物流、門(mén)禁、防偽、物品級(item-level)庫存、非接觸支付和多種新型嵌入式系統應用中有專(zhuān)用系統。

　　RFID技術(shù)最基本而又最普遍的用途之一就是EAS(商品電子防盜)系統，零售商用它來(lái)發(fā)起一場(chǎng)針對入店行竊犯罪的高科技“戰爭”。這類(lèi)犯罪使該行業(yè)每年損失數十億美元，損失如此之大，零售商很容易找到理由購買(mǎi)昂貴的電子系統來(lái)遏制盜竊。EAS系統采用了大型天線(xiàn)板和各種尺寸的保安標簽，前者安裝于商店出口，后者掛在高風(fēng)險商品上。所有EAS系統的基本原理均包括使用發(fā)射器和接收器，前者在商店出口區創(chuàng )建電磁場(chǎng)，后者則能檢測電磁場(chǎng)里的變化。在經(jīng)過(guò)出口時(shí)，保安標簽內的小型調諧電路或磁性材料會(huì )使電磁場(chǎng)發(fā)生足夠大的變化，使接收器能檢測到變化并啟動(dòng)警報。當顧客購買(mǎi)物品后，店員必須取下保安標簽或使其失效，防止在顧客離開(kāi)商店時(shí)響起報警聲。

　　反射數據

　　多數較新型RFID體系結構的開(kāi)發(fā)者都把低成本轉發(fā)器(或稱(chēng)標簽)作為體系結構的基礎，它們由一塊用于數據存儲與通信的IC以及一根外部天線(xiàn)組成。標簽有兩個(gè)基本類(lèi)型：無(wú)源型和有源型。無(wú)源標簽不含電源，并依靠來(lái)自閱讀器的射頻信號在天線(xiàn)中感生小電流，該電流足以發(fā)射響應信號。RFID標簽通過(guò)改變來(lái)自閱讀器的射頻信號的反射能量大小來(lái)發(fā)射數據。無(wú)源標簽的工作距離可達30英尺，這取決于閱讀器的功率輸出、天線(xiàn)結構、工作頻率。Bielomatik公司的RF-LoopTag是一種可擴充的天線(xiàn)裝置，同時(shí)提供短距離和中距離無(wú)源RFID標簽(圖1)。

　　可以用自帶電源(如內部電池)的有源RFID標簽來(lái)顯著(zhù)延長(cháng)距離。有源標簽能以更高的功率級別發(fā)射數據，并且一般比無(wú)源類(lèi)型更準確。有源標簽一般用于軍用車(chē)輛或者集裝箱等高價(jià)物品。RFID系統的天線(xiàn)結構取決于應用、閱讀期間的環(huán)境、工作頻率。

　　政府部門(mén)已為RFID分配了幾個(gè)頻帶，但在全球并不統一。LF(低頻)器件工作于125kHz至134kHz范圍，并用于門(mén)禁、動(dòng)物識別、資產(chǎn)跟蹤、汽車(chē)安全密鑰卡等應用。HF(高頻)13.56MHz標簽用于閱讀距離小于3英尺的應用。與其它頻帶不同的是，HF標簽在金屬或水附近發(fā)射數據時(shí)，不易受干擾。860MHz～960MHzUHF(超高頻)頻帶在新應用中很流行，這是因為它的閱讀距離為3m～5m，數據交換速率更高。典型的UHF應用包括某些資產(chǎn)跟蹤，其中的標簽掛于托盤(pán)和集裝箱，在它們經(jīng)過(guò)裝有閱讀器的入口時(shí)，操作工能發(fā)現它們并做記錄。

　　過(guò)去幾年，人們集中精力來(lái)為每個(gè)頻帶的標簽和閱讀器創(chuàng )建一套統一的標準。ISO和IEC已創(chuàng )建了若干包含頻率、數據編碼方法、RFID技術(shù)使用等多個(gè)方面的RFID標準。例如，ISO/IEC14443和15693標準為支付系統、非接觸智能卡、近程卡中使用的RFID標簽定義了通信接口協(xié)議。ISO還為RFID標簽和閱讀器的性能測試創(chuàng )建了標準。另外，ISO/IEC18000系列包含了用于跟蹤供應鏈貨物的自動(dòng)識別系統與物品管理系統專(zhuān)用的空中接口協(xié)議。

　　轉發(fā)器

　　有幾家制造商生產(chǎn)標簽中使用的RFID轉發(fā)芯片。例如，德州儀器公司(TI)提供一個(gè)Tag-itHF-1加轉發(fā)器IC產(chǎn)品線(xiàn)，符合ISO/IEC15693全球標準，該標準面向產(chǎn)品驗證、門(mén)禁、資產(chǎn)標簽、供應鏈管理、票務(wù)應用。這些產(chǎn)品提供用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)的存儲器和一個(gè)內容廣泛的命令集，前者容量達2048bit，由64個(gè)塊組成，后者用于選擇標簽并閱讀、寫(xiě)入或鎖定存儲的數據。這些器件通過(guò)一個(gè)工廠(chǎng)編程和鎖定的唯一識別碼來(lái)識別出現在閱讀器的射頻場(chǎng)中的多個(gè)轉發(fā)器。依照ISO/IEC15693，使用工作于高數據速率或低數據速率的ASK或FSK調制來(lái)完成閱讀器與轉發(fā)器之間的通信或下行鏈路通信。轉發(fā)器的回答方式與閱讀器用來(lái)詢(xún)問(wèn)它的方式相同。該技術(shù)對上行鏈路通信和下行鏈路通信執行幀同步，并用CRC校驗來(lái)保證它們的安全。