RFID技术基础 - HF RFID

HF标签工作原理一、概述HF标签，即高频标签，是一种无线射频识别（RFID）技术中的一种标签类型。

它利用高频无线电波的特性，实现非接触式的双向通信，以进行数据的交换、传输和管理。

HF标签具有高速识读、可靠性高、安全性好等优点，被广泛应用于商品防伪、零售管理、供应链管理、生产制造等领域。

二、HF标签的组成HF标签主要由三部分组成：标签天线、标签芯片和耦合元件。

1.标签天线：用于接收读写器发出的高频信号，并将芯片中的信息反射回读写器。

2.标签芯片：包含射频前端、数字信号处理器和控制单元等部分。

其中，射频前端负责接收和发射无线信号，数字信号处理器负责处理接收到的信号，控制单元负责控制整个芯片的工作流程。

3.耦合元件：将天线与芯片连接起来，实现能量的传输和信号的传递。

三、工作频率HF标签的工作频率一般在13.56MHz左右，属于高频频段。

该频段的无线电波具有较好的穿透能力和传输速度。

同时，该频段的电磁波在空气中的衰减较小，可以传输较远的距离。

但是，由于该频段的无线电波容易受到金属等物质的干扰，因此在实际应用中需要综合考虑各种因素。

四、数据存储HF标签通常具有较小的存储容量，一般只能存储简单的标识信息，如商品序列号、生产日期等。

这些信息可以通过标签芯片中的存储单元进行存储。

同时，HF标签也可以存储加密信息，以提高数据的安全性。

五、读写机制HF标签的读写机制采用非接触式的方式，通过高频无线电波与读写器进行通信。

当HF标签进入读写器的磁场时，会接收到读写器发出的高频信号，并将存储的信息反射回读写器。

反射回的信号经过调制处理后，可以读取出标签中的信息。

同时，也可以通过写入机制将信息写入到HF标签中。

在读写过程中，还需要考虑防碰撞问题，以确保多个HF标签同时工作时不会产生干扰和冲突。

六、安全性能HF标签的安全性能非常重要，因为它们常常用于商品防伪和供应链管理等敏感领域。

为了提高安全性，可以采用加密技术对数据进行加密处理，以防止数据被非法获取和篡改。

LF, HF, UHF都分别代表什么和我们听的收音机道理一样，射频标签和阅读器也要调制到相同的频率才能工作。

LF,HF,UHF 就对应着不同频率的射频。

LF代表低频射频，在125KHz左右，HF代表高频射频，在左右，UHF代表超高频射频，在860至960MHz范围之内。

对一个RFID系统来说，它的频段概念是指读写器通过天线发送、接收并识读的标签信号频率范围。

从应用概念来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率，直接决定系统应用的各方面特性。

在RFID系统中，系统工作就像我们平时收听调频广播一样，射频标签和读写器也要调制到相同的频率才能工作。

射频标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理（电感耦合还是电磁耦合）、识别距离，还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备成本。

RFID应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分，即位于ISM波段。

典型的工作频率有：125kHz、133kHz、、、433MHz、902MHz～928MHz、、等。

按照工作频率的不同，RFID标签可以分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波等不同种类。

不同频段的RFID工作原理不同，LF和HF频段RFID电子标签一般采用电磁耦合原理，而UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理。

目前国际上广泛采用的频率分布于4种波段，低频（125KHz）、高频（）、超高频（850MHz～910MFz）和微波（）。

每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。

低频段射频标签，简称为低频标签，其工作频率范围为30kHz～300kHz。

典型工作频率有125KHz 和133KHz。

低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。

低频标签与阅读器之间传送数据时，低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。

低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。

低频标签的典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。

1、HF RFID基础实验1.1、读ISO15693标签UID号、读/写/锁定数据块命令实验目的通过本实验使学生了解 RFID 的基本原理，熟悉 ISO15693标签的基本特征以及协议规范，理解并掌握实验过程中所用到的基本概念。

通过使用开发系统的TI-TRF7960开发系统理解本节所用的的命令操作以及通讯机制。

实验设备TI TRF7960读卡器一个、USB 连接线一条、电脑一台、HF RFID实验上位机软件、ISO156963 标签若干张实验知识预备及原理缩略语AFI（application family identifier）应用族识别符，应用的卡预选准则CRC（cyclic redundancy check）循环冗余校验DSFID（data storage format identifier）数据储存格式标识符EOF （end of frame）帧结束LSB（least significant bit）最低有效位MSB（most significant bit）最高有效位RFU（reserved for future use0）留作将来ISO/IEC 使用SOF （start of frame）帧的起始UID （unique identifier）唯一标识符VCD（vicinity coupling device）附近式耦合设备VICC（vicinity integrated circuit card）附近式卡理解Ti_RF7960 硬件连接原理框图将迷你USB线缆直接连入读卡器和电脑即可。

HF RFID读卡器MiniUSB电脑USB口数据速率和数据编码数据编码采用脉冲位置调制，VICC应能够支持两种数据编码模式。

VCD决定选择哪一种模式，并在帧起始（SOF）时给与VICC指示。

（1）数据编码模式：256取1一个单字节的值可以由一个暂停的位置表示。

在256/fC（约18.88μs）的连续时间内256 取 1 的暂停决定了字节的值。

rfid 读写器技术参数RFID读写器是一种能够通过无线电频率识别标签并读取或写入数据的设备。

它使用射频识别（RFID）技术，可以实现物联网应用中的自动识别和数据采集功能。

RFID读写器具有多种技术参数，包括工作频率、读写距离、读写速度、接口类型等，下面将对这些参数进行详细介绍。

首先是工作频率，RFID读写器的工作频率通常分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和超高频（SHF）四种。

低频通常在125 kHz到134 kHz之间，高频通常在13.56 MHz，超高频通常在860 MHz到960 MHz，而超高频通常在2.4 GHz到2.5 GHz 之间。

其次是读写距离，即RFID读写器与标签之间的最大通信距离。

读写距离的大小与读写器的功率、天线设计、标签类型等因素有关。

一般来说，低频RFID读写器的读写距离较短，通常在几厘米到几十厘米之间；而高频和超高频RFID读写器的读写距离较远，可以达到几米甚至更远。

第三是读写速度，即RFID读写器与标签之间的数据传输速率。

读写速度的快慢取决于读写器的处理能力以及标签的存储容量和通信协议等因素。

一般来说，高频和超高频RFID读写器的读写速度较快，可以达到几十个标签每秒的读写速率。

接下来是接口类型，即RFID读写器与其他设备之间进行数据交互的接口。

常见的接口类型包括串口（RS232、RS485）、USB、以太网等。

不同的接口类型适用于不同的设备和应用场景，可以满足不同的数据传输需求。

RFID读写器还具有其他一些常见的技术参数，如功耗、工作温度、防护等级等。

功耗是指读写器在工作时的能耗，通常以瓦特（W）为单位。

工作温度是指读写器能够正常工作的温度范围，不同的读写器有不同的工作温度范围。

防护等级是指读写器的防尘防水能力，常见的防护等级有IP65、IP67等。

RFID读写器是一种重要的物联网设备，具有多种技术参数。

了解这些技术参数可以帮助我们选择合适的读写器，并在实际应用中发挥其最大的作用。

RFID标签知识不同频率RFID标签的对比目前所定义RFID 产品的工作频率有低频（LF ）、高频(HF) 和甚高频(UHF) 的频率范围内的，并且符合不同标准的不同的产品。

不同频段的RFID 产品和系统会有不同的特性。

所以基于本应用我们对各频段进行分析。

低频( 从125KHz 到134KHz) RFID 技术首先是在低频得到广泛的应用和推广。

该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作, 也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用。

通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流, 可作供电电源供标签使用。

磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降得太快。

所以读写距离受到影响。

低频RFID 的特性有：工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz 到134KHz 。

该频段的波长大约为2500m .除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。

因此传输特性较好。

工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的无线电许可限制。

低频产品有不同的封装形式。

好的封装形式虽然价格昂贵，但是具有10 年以上的使用寿命或者能够工作在恶劣的环境中。

虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。

相对于其他频段的RFID 产品，该频段数据传输速率比较慢。

低频感应器的价格相对与其他频段来说要贵。

基于以上特点，LF RFID 的主要应用领域是：畜牧业的管理和动物标识系统汽车防盗和无钥匙开门系统的应用体育比赛计时系统的应用自动停车场收费和车辆管理系统自动加油系统的应用酒店门锁系统的应用门禁和安全管理系统主要符合的国际标准有：ISO 11785 RFIDISO 14223-1ISO 14223-2 RFIDISO 18000-2 定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准?高频( 工作频率为13.56MHz) 在该频率工作的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀印刷的方式制作天线。

RFID射频识别技术总结
RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术是一种无线通信技术，用于识别和跟踪物体。

它使用射频信号来读取和写入存储在微芯片上的数据，从而实现对物体的自动识别和跟踪。

在过去的几十年里，RFID技术得到了广泛的应用，并在各行各业产生了巨大的影响。

以下是对RFID射频识别技术的总结。

一、基本原理
三、工作频率
RFID系统的工作频率分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和超高频（SHF）。

低频RFID系统一般工作在125kHz至134kHz，具有较短的识别距离和较低的数据传输速率；高频RFID系统主要工作在
13.56MHz，具有适中的识别距离和数据传输速率；超高频RFID系统一般工作在860MHz至960MHz，具有较远的识别距离和较高的数据传输速率；超高频RFID系统工作在2.4GHz至2.5GHz或5.8GHz，适用于近场和近距离识别。

四、应用领域
五、优点与挑战
总结而言，RFID射频识别技术是一种能够实现物体自动识别和跟踪的无线通信技术。

它在各行各业都有广泛应用，并为许多领域带来了巨大的改变和便利。

随着技术的不断进步和成本的降低，RFID技术的应用前景将更加广阔。

一、RFID基础知识RFID是无线射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，无线射频识别技术是20世纪90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术，无线射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

与目前广泛使用的自动识别技术例如摄像、条码、磁卡、IC卡等相比，无线射频识别技术具有很多突出的优点：第一，非接触操作，长距离识别（几厘米至几十米），因此完成识别工作时无须人工干预，应用便利；第二，无机械磨损，寿命长，并可工作于各种油渍、灰尘污染等恶劣的环境；第三，可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签；第四，读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；第五，数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理；第六，读写器与标签之间存在相互认证的过程，实现安全通信和存储。

目前，RFID技术在工业自动化、物体跟踪、交通运输控制管理、防伪和军事用途方面已经有着广泛的应用。

RFID系统由三部分组成：电子标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，且每个电子标签具有全球唯一的识别号（ID），无法修改、无法仿造，这样提供了安全性。

电子标签附着在物体上标识目标对象。

电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。

天线（Antenna）在标签和阅读器间传递射频信号，即标签的数据信息。

阅读器（Reader）读取（或写入）电子标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。

阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。

通常阅读器与计算机相连，所读取的标签信息被传送到计算机上，进行下一步处理。

RFID特征(一) 数据的读写（Read Write）机能：只要通过RFID Reader即可不需接触，直接读取信息至数据库内，且可一次处理多个标签，并可以将物流处理的状态写入标签，供下一阶段物流处理用。

RFID基础知识近年来，RFID（Radio-Frequency Identification）技术已经成为了电子标签技术领域的热门话题。

RFID技术的优势在于标签与阅读器的通讯距离相对较远，有着非常广泛的应用范围，如物流、制造业、零售业、医疗保健等领域。

本文将简要介绍 RFID 技术的基本知识，包括其工作原理、组成结构、应用领域等方面。

RFID技术的基本原理RFID系统通过无线电波进行通信。

它由两部分组成：标签（Tag）和阅读器（Reader）。

标签中内置有一个微处理器和一个芯片，芯片中存储了一个唯一的信息码（Identification Number 或简称 ID），可以通过阅读器读取。

阅读器负责向标签发送一段电磁信号，标签接收到这个信号后会回应一个含有ID 的数据包。

因为 RFID 技术是一种非接触式技术，所以其工作距离取决于读写器和标签之间的传输距离，这种距离往往从几厘米到几十米不等。

在 RFID 技术中，标签分为被动标签和主动标签两种类型，它们的工作原理有所不同：•被动标签：被动标签不需要电池，其工作依靠读写器发射的无线电波，将标签自身的电感振荡电路感应激发出来等一系列过程，来完成数据的读取操作。

被动标签适合于追踪箱子或者货物等物品的运输状态，由于价格低廉和寿命长，大量应用于物流门店管理、物流财资管理等场合。

•主动标签：主动标签内置有电池和芯片，可以自动向读写器发送数据包，并且可以远距离进行通信，在需要掌握物体实时位置和持续状态的情况下，主动标签具有明显优势。

RFID的应用领域RFID技术的应用范围非常广泛，基本可以将其应用于所有需要追踪物流和物品状态信息的场合，主要集中在以下几个领域：1.物流管理：通过 RFID 技术追踪物流环节，专业适用于物品的追踪、物品库存、物品异常、物品追溯等应用领域。

2.制造业：可通过 RFID 技术关联所有机器工具产品，实现在生产线的自动化监控和标识管理，对生产过程和质量进行追踪和监控。

一、RFID的全面介绍和资料如何管理比澳洲人口多得的袋鼠？人类发射到太空中的东西如何追踪？病人不到医院去，医生如何检测并得出第一手的脑电波、心电图数据资料?超市中条形码大量的破旧、损害怎么办？……这些问题似乎困难而且没有必然联系，但是用RFID技术可以解决上述的所用问题。

RFID是英文“Radio Frequency Identification”的缩写，中文称为无线射频身份识别、感应式电子芯片或是近接卡、感应卡、非接触卡...等等，是非接触式自动识别技术的一种。

1、起源RFID最早曾在第二次世界大战中用来在空中作战行动中进行敌我识别：当时英国用以确认进机场的是否为己方的飞机，以免遭误击。

20世纪90年代起，这项技术被美国军方广泛使用在武器和后勤管理系统上。

美国在“伊拉克战争”中利用RFID对武器和物资进行了非常准确地调配，保证了前线弹药和物资的准确供应。

和以往的“充足”供应有所不同，现代化的管理强调的是准确供应，也就是需要多少就提供多少，因为多余的供应会增加不必要的管理成本。

许多欧美国家高速公路有电子收费站，只要凭着黏在车上的RFID辨识卡片，就可直接通过收费道、自动扣款，不须停车。

2、RFID原理1. 标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

2. 阅读器（Reader）：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。

3. 天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。

系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

目录RFID基础知识 (1)RFID应用领域 (8)RFID相关术语 (9)标签 (12)RFID读写设备基本介绍 (17)RFID读写器 (22)RFID知识进阶 (24)RFID工作频率的分类 (29)RFID中间件知识 (34)如何保护RFID内部信息 (43)RFID天线知识 (50)电子标签耦合 (55)电子标签的制作及封装 (58)射频标签通信协议简介 (60)射频标签内存信息的写入方式 (61)RFID工作频率指南和典型应用 (62)从传统条码到RFID (65)射频技术和条码的比较 (71)RFID标签能否取代条码技术 (73)使用高频标签会对人体有辐射危害吗 (74)RFID面临的问题 (74)RFID基础知识1．什么是RFIDRFID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。

以下是电子标签内部结构:芯片+天线与RFID系统组成示意图2．什么是电子标签电子标签即为 RFID 有的称射频标签、射频识别。

它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。

RFID技术简介RFID技术前期发展(1)人们对电磁能的认识追溯历史，公元前中国先民即发现并开始利用天然磁石，并用磁石制成指南车。

到了近世，越来越多的人对电、磁、光进行深入的观察及数学基础研究，其中的佼佼者是美国人本杰明.富兰克林。

1846年英国科学家米歇尔.法拉弟发现了光波与电波均属于电磁能量。

1864年苏格兰科学家詹姆士.克拉克.麦克斯韦尔发表了他的电磁场理论。

1887年，德国科学家亨瑞士.鲁道夫.赫兹证实了麦克斯韦尔的电磁场理论并演示了电磁波以光速传播并可以被反射，具有类似光的极化特性，赫兹的实验不久也被俄国科学家亚力山大.波普重复。

1896年马克尼成功地实现了横越大西洋的越洋电报，由此开创了利用电磁能量为人类服务的先河。

更进一步，在1922年，诞生了雷达(Radar)。

作为一种识别敌方空间飞行物(飞机)的有效兵器，雷达在第二次世界大战中发挥了重要的作用，同时雷达技术也得了极大的发展。

至今，雷达技术还在不断发展，人们正在研制各种用途的高性能雷达。

(2)RFID技术的发展RFID直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃的AIDC新技术——RFID 技术。

1948年哈里.斯托克曼发表的“利用反射功率的通讯”奠定了射频识别RFID的理论基础。

1)RFID技术发展的历程表。

在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。

RFID技术的发展可按10年期划分如下：1941～1950年。

雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。

1951—1960年。

早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。

1961—1970年。

RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1971—1980年。

RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。

出现了一些最早的RFID应用。

1981～1990年。

RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。

实验四：HF RFID实验(ISO14443部分)一、实验目的通过本实验掌握ISO14443的重点概念以及命令。

二、实验设备读卡器，USB连接线，电脑，上位机软件，ISO14443A标签若干张。

三、实验原理及准备：ISO14443标准中的非接触式智能卡的类型分为Type A和Type B。

ISO14443标准中的非接触式智能卡Type A释义Type A是由Philips等半导体公司最先首次开发和使用。

代表Type A非接触智能卡芯片主要有：Mifare_Light(MFI IC L10系列)、MIFARE1(S50系列、内置ASIC)、Mifare2(即：Mifare Pro)(MF2 ICD8x系列：接触/非接触双接口系列、内置兼容Inte118051的微处理控制器MCU)等。

相应的Type A卡片读写设备核心ASIC芯片，以及由此组成的核心保密模块MCM(Mifare_Core_module)的主要代表有：RC150、RC170、RC500等，以及MCM200、MCM500等。

总体来说，Type A技术的确是一个非常优秀发的非接触技术，设计简单扼要，应用项目的开发周期可以很短，同时又能起到足够的保密作用，可以适用于非常多的应用场合。

ISO14443标准中的非接触式智能卡Type B释义Type B是一个开放式非接触智能卡标准。

所有的读写操作可以由具体的应用系统开放者定义。

正因为这一点，它可以被世界上众多的智能卡厂家所广泛接受。

正由于Type B具有开放式特点，所以每个厂家在具体设计、生产其本身的智能卡产品时，将会把其本身的一些保密特性融入其产品中，例如加密的算法，认证的方式等等。

四、实验过程及分析1.确定连接正常后打开上位机软件选择端口：COM3，选择标签14443A，并设置相应协议。

2.设置协议，同时主机发送三条命令。

（写寄存器、设置AGC、设置接收模式（AM/PM））第一条命令：写寄存器010C00030310002101090000第二条命令：设置AGC010*******F0000000第三条命令：设置接收模式3.询卡（防冲撞）命令询卡命令（Anticollision）与选择命令（Select）相关联，所以询卡命令要先运行。