基于RFID技術(shù)的身份識別系統設計與實(shí)現

　引言

　　RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫(xiě)，即射頻識別技術(shù)[1]，俗稱(chēng)電子標簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)[2-3]，它通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據，識別工作無(wú)須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)標簽，操作快捷方便。

　　埃森哲實(shí)驗室首席科學(xué)家弗格森認為RFID是一種突破性的技術(shù)：“第一，可以識別單個(gè)的非常具體的物體，而不是象條形碼那樣只能識別一類(lèi)物體；第二，其采用無(wú)線(xiàn)電射頻，可以透過(guò)外部材料讀取數據，而條形碼必須靠激光來(lái)讀取信息；第三，可以同時(shí)對多個(gè)物體進(jìn)行識讀，而條形碼只能一個(gè)一個(gè)地讀。此外，存儲的信息也非常大。”

　　基于此，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)無(wú)線(xiàn)身份識別系統，用于對進(jìn)出房間者進(jìn)行身份識別和數據統計。

　　1RFID系統的基本組成及特點(diǎn)

　　1.1RFID系統的基本組成

　　最基本的RFID系統由電子標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線(xiàn)（Antenna）三部分組成[4-5]。如圖1所示。

圖1RFID射頻識別系統基本組成部分

　　電子標簽：電子標簽也稱(chēng)作智能標簽，它是指由IC芯片和無(wú)線(xiàn)通信天線(xiàn)組成的超微型的小標簽，其內置的射頻天線(xiàn)用于和閱讀器進(jìn)行通信。由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標簽具有唯一的電子編碼（EPC），附著(zhù)在要標識的目標物體上。閱讀器：閱讀器又稱(chēng)讀頭、讀寫(xiě)器等，它在RFID系統中扮演著(zhù)重要的角色，主要負責與電子標簽的雙向通信，同時(shí)接受來(lái)自主機系統的控制指令。閱讀器的頻率決定了RFID系統工作的頻段，其功率決定了身頻識別的有效距離。閱讀器根據使用的結構和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫(xiě)裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由射頻接口、邏輯控制單元和天線(xiàn)3部分組成。

　　1.2RFID系統的特點(diǎn)與優(yōu)勢

　　RFID技術(shù)的應用包羅萬(wàn)象，是近幾年來(lái)信息技術(shù)領(lǐng)域最熱門(mén)的話(huà)題之一。RFID技術(shù)較多應用于物流行業(yè)。傳統的物流信息采集工作方式是通過(guò)人工將貨物進(jìn)行核對并將數據輸入到計算機中。這一過(guò)程費時(shí)費力，并且可能由于人為過(guò)失造成數據輸入錯誤的存在，影響所采集信息的可靠性。而自動(dòng)識別輸入技術(shù)，大大提高了物流信息采集的工作效率。RFID技術(shù)的應用是其它技術(shù)識別技術(shù)，如條碼、IC卡、光卡等無(wú)法企及的，如：讀取方便快捷、識別速度快、數據容量大、使用壽命長(cháng)、應用范圍廣、標簽數據可動(dòng)態(tài)更改、安全性強、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信等。和傳統條形碼識別技術(shù)相比，RFID有以下優(yōu)勢：

　?、倏焖賿呙?；
　?、隗w積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上不受尺寸大小與形狀限制；
　?、劭刮廴灸芰湍途眯?。RFID對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)有強抵抗性；
　?、芸芍貜褪褂?。條碼印刷后無(wú)法更改，RFID標簽內存儲的數據可以方便的更新。
　?、荽┩感院蜔o(wú)屏障閱讀。電磁波能穿透的介質(zhì)，對RFID的識別都不會(huì )產(chǎn)生影響；
　?、迶祿挠洃浫萘看?；
　?、甙踩?。經(jīng)過(guò)加密的RFID數據，被竊取后被攻擊者讀出、復制的可能性很小。

　　2RFID身份識別系統的設計與實(shí)現

　　2.1電子標簽的設計

在本系統中，我們選擇TI公司的CCS511做為電子標簽[6]，TI公司的CC2511是為無(wú)線(xiàn)通信應用設計的低功耗2.4GHz的SoC芯片，CC2511集成了TI公司研發(fā)的被稱(chēng)為業(yè)界最佳的RF收發(fā)器，其實(shí)芯片特性如下：主處理器：增加8051；存儲單元：32kBFLASH用于數據和程序的存儲，4kB數據空間；安全組件：支持AES對稱(chēng)算法；接口支持：支持USB2.0協(xié)議全速率12Mb/s工作模式；功耗：最低功耗模式下電流為300nA；射頻：頻率范圍從2400～2483.5MHz可自由調節。

　　2.1.1存儲數據防靜態(tài)分析設計

　　為保障存儲器中數據的安全，在設計中我們使用CC2511中的AES模塊對數據進(jìn)行加密后再存儲，密鑰存儲于CC2511的片內數據區中中，在芯片第一次上電時(shí)隨機生成，不可讀出，這樣保證了存儲在EEPROM中數據的靜態(tài)安全性。此外，為防止硬件上的安全隱患，即EEPROM被人為替換。我們采取CC2511與EEPROM的ID號匹配認證的方式，以實(shí)現兩個(gè)芯片的一一對應。具體的匹配流程如圖2所示。