超高频RFID阅读器应用

第6章超高频RFID阅读器应用目录•6.1超高频RFID•6.2超高频RFID协议标准•6.3超高频RFID现状•6.4超高频RFID阅读器•6.5RFID阅读器二次开发本章目标•了解超高频RFID的特点•理解超高频RFID的协议标准•了解ISO/IEC18000-6标准•了解EPCC1Gen2的特点•掌握EPCC1Gen2的技术特点•了解超高频RFID现状学习导航射频识别技术超高频RFIDRFID阅读器开发基础超高频RFID阅读器应用…………高频RFID阅读器设计超高频RFID协议标准概述ISO/IEC18000-6标准EPCC1G2协议超高频RFID阅读器阅读器参数上位机配置RFID阅读器二次开发超高频RFID特点超高频RFID频率二次开发意义二次开发构架二次开发过程阅读器通信测试超高频RFID现状EPCC1G2技术特点任务描述•【描述】6.D.1•熟悉超高频RFID阅读器上位机软件界面。•【描述】6.D.2•发送“读取阅读器信息”命令，并解析其返回数据。6.1超高频RFID•超高频RFID技术具有能一次性读取多个标签、穿透性强、可多次读写、数据的记忆容量大等特点。•并且电子标签成本低，体积小，使用方便，可靠性和寿命都比较高•目前正在得到越来越广泛的应用，也被认为是最具有发展前途的物联网典型应用。•本章将从超高频RFID的特点开始，讲解其协议和现状，然后讲解超高频RFID阅读器的应用和对其进行二次开发的方法。6.1超高频RFID-超高频RFID特点•超高频RFID技术是目前射频识别技术最活跃的技术领域之一，超高频RFID相对于低频和高频RFID而言，特点如下：•1.工作距离•超高频RFID与低频、高频的应答器相比，工作在超高频频段的应答器应具有较远的读写距离，通常大于1m。•随着有源应答器的广泛应用，读写距离进一步扩展。•由于有较远的读写距离，RFID技术在物流、供应链管理、门禁等领域获得了广泛的应用。6.1超高频RFID-超高频RFID特点•2.天线•在超高频频段，应答器的天线尺寸较小，天线的小型化和微型化设计成为保证应答器技术性能的重点和难点，催生了很多天线设计制造的新技术。•3.防碰撞•在超高频频段，由于工作距离较远，所以在一个阅读器的有效工作范围内，可能同时出现的应答器的数量就会增加，因此必须有较快的、有效的处理碰撞的能力。•此外，在一些应用中会出现密集阅读器的情况，因此阅读器之间的相互干扰问题也需要有较好的对策。•4.应答器功能•应答器除存储有识别数据外，还可能会集成有传感器，如温度传感器、应力传感器等。•在对温度敏感的物体（如生鲜食品、药品、生物制品）运输过程中，将RFID温度监测器放入物品包装或货箱中，就可以实现基于RFID的物品温度检测。•在超高频的应答器的一种重要应用是作为商品射频标签。•为了维护顾客的隐私权，在这里应用的应答器中还具有自毁功能，可通过阅读器发出的KILL命令来实现。6.1超高频RFID-超高频RFID特点•在RFID术语中，通常所指超高频RFID工作频率为433MHz、866~960MHz和2.45GHz三个频段。•目前全球超高频RFID的工作频率在860~960MHz频段。•这是因为射频识别系统将应用于全世界，然而在全球找不到一个超高频RFID可以适用的共同频率。•所以与低频和高频RFID相比，860~960MHz频段的超高频RFID频率并不统一。•出于各方面的考虑，各国和地区对于包括工作频率的范围、发射功率的大小、调频技术信道宽度等都有不同的分配•这也是目前制约超高频RFID发展的一个因素。6.1超高频RFID-超高频RFID频率•我国信息产业部于2007年正式发布800/900MHz频段射频识别（RFID）技术应用试行规定的通知•划定两个频段RFID技术的具体使用频率。•该试行规定出于两方面审慎考虑，•一方面从我国无线电频率划分和产业发展的实际情况出发，•另一方面则是与国际相关标准相衔接，各国超高频RFID频率划分如表6-1所示。国家划定情况UHF频段美国已划定902~928MHz欧盟已划定865~868MHz日本已划定952~954MHz澳大利亚已划定920~926MHz印度已划定865~867MHz中国已划定840~845MHz920~925MHz6.1超高频RFID-超高频RFID频率6.2超高频RFID协议标准•目前RFID存在三个主要的技术标准体系：•美国麻省理工学院（MIT）的AutoIDCenter（自动识别中心）的EPC标准体系•日本的UbiquitousIDCenter（泛在ID中心，UIC）标准体系•ISO标准体系。6.2超高频RFID协议标准-概述•在超高频频段，空中接口标准采用ISO/IEC18000标准，其中：•ISO/IEC18000-7是433MHz标准，ISO/IEC18000-6是860~960MHz标准，ISO/IEC18000-4是2.45GHz标准。•其行业标准如下：•1.EPCGlobal•EPCGlobal是由美国统一代码协会（UCC）和欧洲物品编码协会于2003年9月共同成立的非营利性组织，其前身是1999年10月1日在美国麻省理工学院成立的非营利性组织AutoIDCenter。•AutoID中心以创建“物联网”（InternetofThings）为使命，与众多成员企业共同制订一个统一的开放技术标准。•旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流通企业，同时有微软、飞利浦、AutoIDLab等公司提供技术研究支持。6.2超高频RFID协议标准-概述•目前EPCGlobal已在加拿大、日本、中国等国建立了分支机构，专门负责EPC代码段在这些国家的分配与管理、EPC相关技术标准的制定、EPC相关技术在本国的宣传普及以及推广应用等工作。•EPCGlobal“物联网”体系架构由EPC编码、EPC标签及读写器、EPC中间件、ONS（ObjectNamingService）服务器和EPCIS（EPCInformationServices）服务器等部分构成。•EPC编码是EPC赋予物品惟一的电子编码，其位长通常为64位或96位，也可扩展为256位。•对不同的应用规定有不同的编码格式，主要存放企业代码、商品代码和序列号等。•最新的EPCClass1Gne2标准的EPC编码可兼容多种编码。•2.UbiquitousID•日本在电子标签方面的发展，始于20世纪80年代中期的实时嵌入式系统TRON（TheReal-timeOperatingsystemNucleus）。•T-Engine是其核心的体系架构。在T-Engine论坛领导下，泛在D中心于2002年12月成立，并得到日本政府经产省和总务省以及大企业的支持，•目前包括微软、索尼、三菱、日立、日电、东芝、夏普、富士通、NTFDoCoMo、KDDI、J-Phone、伊藤忠、大日本印刷、凸版印刷、理光等重量级企业。•泛在D中心的泛在识别技术体系架构由泛在识别码（uCode）、信息系统服务器、泛在通信器和uCode解析服务器等四部分构成。6.2超高频RFID协议标准-概述•3.ISO标准体系•国际标准化组织（ISO）以及其他国际标准化机构如国际电工委员会、国际电信联盟（ITU）等是RFID国际标准的主要制定机构。•大部分RFID标准都是由1SO（或与IEC联合组成）的技术委员会或分技术委员会制定的。•ISO／IEC18000-6系列标准包括了ISO／IEC18000-6TypeA、ISO／IEC18000-6TypeB、ISO／IEC18000-6TypeC三种类型。•而6B和6C协议是在设计超高频RFID读写器时常用的两种标准。•其中，6C是将EPCClasslGen2（简称EPCC1G2）协议作适当修改，于2005年由ISO／IEC在新加坡会议列入ISO／IEC18000-6系列的，这也是在本书配套读写器上实现的协议。6.2超高频RFID协议标准-概述6.2超高频RFID协议标准-ISO／IEC18000-6标准•ISO／IEC18000-6标准的TypeA、TypeB、TypeC部分，技术特征比较如表6-2所示。•从上表可以看出，在技术性能和指标上ISO／IEC18000-6C比ISO／IEC18000-6A和ISO／IEC18000-6B更加完善和先进，已被美国国防部和国际上大的物流厂商（如沃尔玛）所认可。•值得注意的是，ISO／IEC的联合工作组又对ISO／IEC18000-6C标准进行延伸，在其基础上制定了带传感器的半无源标签的通信协议标准（即ISO／IEC18000-6D）。•目前来说，TypeC（EPCClG2）协议与TypeA和TypeB协议相比具有比较明显的优势。6.2超高频RFID协议标准-ISO／IEC18000-6标准技术特征TYPEATYPEBTYPEC阅读器到标签工作频段860MHz~960MHz860MHz~960MHz860MHz~960MHz速率33kb/s10kb/s或40kb/s26.7~128kb/s调制方式ASKASKDSB-ASK、SSB-ASK或PR-ASK编码方式PIEManchesterPIE标签到阅读器副载波频率未用未用40~840kHz速率40kb/s40kb/sFM0：40kb/s~640kb/s子载频调制：5kb/s~320kb/s调制方式ASKASK由标签选择ASK或PSK编码方式FM0FM0由标签选择FM0或Miller调制子载波唯一识别符长度64比特64比特可变，最小16比特，最大496比特防碰撞算法ALOHAAdaptivebinarytree时隙随机反碰撞类型概率概率概率线性在250个标签的查询区域内，自适应时隙为250个标签分配多达256个时隙，基本呈线性多达2256个标签基本呈线性，由数据内容的大小决定在查询其阅读场内，多达215个标签呈线性，大于此数的具有唯一EPC的标签呈NlogN标签查询能力算法允许在阅读器阅读区内阅读不少于250个标签算法允许在阅读器阅读区内阅读不少于250个标签具有唯一UII的标签数量不受限制6.2超高频RFID协议标准-EPCC1G2协议•EPCC1G2的获批对于RFID技术的应用和推广具有非常重要的意义，它为在供应链应用中使用的UHFRFID提供了全球统一的标准•给物流行业带来了革命性的变革，推动了供应链管理和物流管理向智能化方向发展。•1.协议概述•2004年12月16日，非盈利性标准化组织EPCglobal批准了向EPCglobal成员和签订了EPCglobalIP协议的单位免收专利费的空中接口新标准EPCGen2•这一标准是无线射频识别（RFID）技术、互联网和产品电子代码（EPC）组成的EPCglobal网络的基础。•UHF第二代空中接口协议，是由全球60多家顶级公司开发的并达成一致用于满足终端用户需求的标准，是在现有4个标签标准的基础上整合并发展而来的。•这4个标准是：•英国大不列颠科技集团（BTG）的ISO-180006A标准。•美国Intermec科技公司（IntermecTechnologies）的ISO-180006B标准。•美国Matrics公司（近期被美国Symbol科技公司收购）的Class0标准。•AlienTechnology公司的Class1标准。6.2超高频RFID协议标准-EPCC1G2协议•Gen2协议标准的制定单位及其标准基础决定了其与第一代标准相比具有更高的优越性•这一新标准具有全面的框架结构和较强的功能，能够在高密度读写器的环境中工作，符合全球管制条例•标签读取正确率较高，读取速度较快，安全性和隐私功能都有所加强。•它克服了EPCglobal以前Class0和Class1的很多限制。6.2超高频RFID协议标准-EPCC1G2协议•2.EPCGen2的优点•详细来讲，EPCGen2协议标准的优点主要如下：•1）标准开放•EPCglobal批准的EPCGen2标准对EPCglobal成员和签订了EPCglobalIP协议的单位免收专利费，