RFID超高频读写器的设计
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实验四 UHF特高频RFID实验一、实验目的1.1 掌握UHF特高频通讯原理1.2 掌握UHF特高频通讯协议1.3 掌握读卡器操作流程1.4 了解UHF特高频应用二、实验设备硬件:RFID实验箱套件,电脑等。
软件:Keil。
三、实验原理3.1特高频RIFD系统典型的特高频UHF(Ultra-High Frequency)RFID系统包括阅读器(Reader)和电子标签(Tag,也称应答器Responder)。
其结构示意图如下图4.1所示。
工作步骤如下:阅读器发射电磁波到标签;标签从电磁波中提取工作所需要的能量;标签使用内部集成电路芯片存储的数据调制并反向散射一部分电磁波到阅读器;阅读器接收反向散射电磁波信号并解调以获得标签的数据信息。
电子标签通过反向散射调制技术给读写器发送信息。
反向散射技术是一种无源RFID电子标签将数据发回读写器时所采用的通信方式。
根据要发送的数据的不同,通过控制电子标签的天线阻抗,使得反射的载波幅度产生微小的变化,这样反射的回波就携带了所需的传送数据。
控制电子标签天线阻抗的方法有很多,都是基于一种称为“阻抗开关”的方法,即通过数据变化来控制负载电阻的接通和断开,那么这些数据就能够从标签传输到读写器。
读写器天线 Tag图 4.1 RFID系统结构示意图3.2电子标签存储结构特高频标签的工作频率在860MHz〜960MHz之间,可分为有源标签与无源标签两类。
工作时,射频标签位于阅读器天线辐射场的远场区内,标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。
阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量,将无源标签唤醒。
目前UHF频段的标签芯片制造商主要有Alien、IMPINJ、TI、NXP、STM等,标签制造商通过设计天线并制作封装而生产出标签。
标签的封装是各种各样,下图4.2是几种标签的外形。
不同厂商的标签天线规格不同,同时天线的谐振频率点也不完全相同,这样当使用固定频点的读写器读一类标签时的效果很好,而读另一类标签的效果却会很差。
超高频桌面式电子标签读写器
简介
FN-UHFD2180 是一款高性能的UHF 频段ISO18000-6C(EPC C1G2)、ISO18000-6B 多协议电子标签读写器,完全自主知识产权设计,结合专有的高效电子标签碰撞处理算法,在保持高识读率的同时,实现对电子标签的快速读写处理,可广泛应用于标签初始化、物流、个人身份识别、会议签到系统、生产管理系统、防伪系统及生产过程控制等多种无线射频识别(RFID)系统。
特点
●充分支持符合ISO18000-6C(EPC C1G2)、ISO18000-6B协议的各种电子标签;
●先进的标签防碰撞处理算法,高识读率;
●工作频率902~928MHz(可以按不同国家或地区要求调整)
●以广谱跳频(FHSS)方式工作,调频点多达20个以上;
●输出功率: 0~30dBm可调;
●内建收发天线,读取距离>300mm,写入距离>30mm*
●低功耗设计,单6V电源供电;
●支持应答(交互)工作模式和主动工作模式;
●主动工作模式下输出格式和参数可配置;
●支持TCP/IP、RS232、韦根接口;
●提供动态连接库(DLL),支持二次开发;
通信协议设计说明书
1
接口
RJ45 DB9 DC
电特性
极限参数
规格
除特别说明,所示规格取自TA =25℃及VCC =+6V 工作条件下
*有效距离与协议格式、电子标签及工作环境有关。
125KHz RFID读写器的FSK解调器设计很多工作在125KHz载波频率的RFID芯片,如Microchip公司的MCRF200、MCRF250以及Atmel公司的e5551、T5557等都可以将其调制方式设置为FSK方式。
若芯片设置为FSK调制方式,那么读写器(PCD)必须具有FSK解调电路。
FSK解调电路将FSK调制信号解调为NRZ码。
本文给出一种FSK解调电路,该电路的特点是电路简单可靠,很适宜PCD中应用。
FSK调制工作在125KHz的RFID的FSK调制方式都很相似,图1给出了一种FSK调制方式的波形图。
从图中可见,此时数据速率为:载波频率fc/40=125K/40=3125bps,在进行FSK调制后,数据0是频率为fc/8的方波,即f0 = fc/8;而数据1是频率为fc/5的方波,即f1= fc/5。
经FSK调制后的传送数据,通过负载调制方式传送到PCD,图1中也给出了射频波形,载波的调制是采用调幅。
F SK解调PCD经载波解调(通常采用包络检波)、放大滤波和脉冲成形电路后,得到FSK 调制信号。
FSK解调电路完成将FSK调制信号恢复为NRZ码。
FSK解调实现方法较多,本文介绍的一种FSK解调电路示于图2,该电路简单方便,可以很好地完成FSK解调。
图2所示电路工作原理如下:触发器D1将输入FSK信号变成窄脉冲,即Q为高时,FSK上跳沿将Q端置高,但由于此时Q为低,故CL端为低,又使Q端回到低电平。
Q端的该脉冲使十进计数器4017复零并重新计数。
4017计数器对125KHz时钟计数, 由于数据宽为40/fc=40Tc(Tc为载波周期),若为数据0,FSK方波周期T0=8Tc。
当计至第7个时钟数时,Q7输出为高,使CLKen(CLK使能端)为高,计数器不再计第8个时钟,此时Q7为高,当触发器D1的Q输出端在下一个FSK波形上跳时,触发器D2的Q端输出为低。
FSK波形上跳同时也将计数器复零并重新计数。
超高频RFID天线设计技术研究王宜菲【摘要】在RFID系统中,一个很重要的指标就是读写距离,影响读写距离的重要参数则是读写器天线和标签天线的设计.天线设计是RFID无线射频识别系统设计的关键部分,设计出合适的天线是确保系统正常通信的前提.从近场耦合天线的理论分析着手,通过实际RFID项目中的总结,结合实际RFID系统天线设计所需主要考虑的物理参量,并根据这些参量确定设计步骤.%In RFID system, the key index is the readable distance. The important parameters that affect the reading distance is those of RFID reader antenna and tag antenna performance. Antenna design is the key part of RFID system design. Designing an appropriate antenna is the precondition of insuring the normal communication. Proceeding from the theory of near field coupling, the physical parameters which should be taken into account in RFID design were designed.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)011【总页数】3页(P113-114,119)【关键词】RFID技术;阅读器天线;RFID电子标签天线;天线设计【作者】王宜菲【作者单位】69036部队,新疆库尔勒841000【正文语种】中文【中图分类】TN827-340 引言RFID无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的应用由来已久,最早可追溯到第二次世界大战时,英国空军飞机使用的敌我飞机识别系统。
RFID读写器的设计作者:田径储海兵来源:《现代电子技术》2009年第01期摘要:为了掌握RFID技术并应用,介绍一个基于U2270B的125 kHz的射频卡读写器。
它主要用软件实现射频信号的调制和解调,进而实现了对Temic卡读和写操作,且利用CH375芯片实现系统的USB通信及数据传输,及利用SD卡实现数据及原始数据库存储,利用SD卡桥接芯片W86L388D实现简单的SD卡SD模式通信操作。
该读卡器在解决实际问题时取得了很好的效果,相对于传统条形码识别有巨大优势,且引入USB和SD技术。
关键词:RFID;USB;SD;U2270B;CH375;W86L388D;Temic;EM4100中图分类号:TN919 文献标识码:B文章编号:1004-373X(2009)01-054-04Design of RFID Reader-WriterTIAN Jing,CHU Haibing(College of Automation,Southeast University,Nanjing,210096,China)Abstract:To master and apply the RFID technique,this paper designs a RFID reader-writer based on U2270B radio frequency card.It implements demodulation and modulation of radio signal mainly by software to realize the readout and writing process of Temic card,USB communication and data transmission by chip CH375 and the storage of data and database by SD Card.This method successfully solved identification problems.The key techniques and innovations of this paper include that RFID reader has more advantages than bar code reader.And it introduce USB technique and SD technique.Keywords:RFID;USB;SD;U2270B;CH375;W86L388D;Temic;EM41000 引言射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是利用感应、电磁场或电磁波为传输手段,完成非接触式双向通信,获取相关数据的一种自动识别技术。
第5卷 第1期2007年3月职教与经济研究Vocati onal Education and Ec onom ic R esearch Vol .5 No .1Mar .,2007 收稿日期35 作者简介李和平(),男,娄底职业技术学院教师,湖南大学电气与信息工程学院在读硕士研究生,主要研究方向电子与通信工程;黎福海(6),男,湖南大学电气与信息工程学院教授,主要研究方向数字信号处理和集成电路。
基于M F RC500型的RFI D 读写器设计李和平1.2,黎福海2(11娄底职业技术学院,湖南 娄底 417000;21湖南大学电气与信息工程学院,湖南 长沙 410082)摘 要:介绍基于M F RC500读写卡芯片和STC89C52RC 型单片机实现的射频识别读写器的设计方法。
对其系统硬件设计进行分析,给出对M i fare 卡操作流程。
关键词:R F I D ;读写器;MF RC500中图分类号:T N6 文献标识码:A 文章编号:(2007)01-0059-04RF I D Rea der D esi gn Ba sed on M F RC500L I He -ping1.2,L I Fu -ha i2(11Loudi Vocationa l &Techni ca l Colleg e,Loudi Hunan 417000;21Colleg e of Electri ca l and Infor m ati on Engi 2nee ri ng,Hunan Uni ve rsit y,Changsha Hunan 410082)Ab stra ct:AR F I D reade r ba sed on M F RC 500and STC89C52RC MCU is introduced,theR F I D syste m ’s hardwa re and design are desc ribed,and then the ope rating flow of M ifare ca r d is p r e sented.Key wor d s :radio -frequency identificati on (R F I D );reader;MF RC500引 言射频识别(R F I D )技术是利用无线射频方式进行非接触双向通信并交换数据,以达到识别目的。
基于ISO14443A大功率RFID读写器的设计吴越;杨会成;邹立明;黄雄;王洪伟【摘要】介绍了基于ISO14443A协议的13.56 MHZ的大功率RFID读写器的设计;给出了读写器的硬件框图及软件流程图,结合实验仿真,给出了示波器的发送信号及接收信号波形;处理器使用了TI公司TMS320F2808,射频电路部分完全采用模拟电路搭建,方便用于功率放大,经过实验,读写器的实际读取距离达到40 cm,满足了工业生产的要求,本设计已经在国内知名酒厂得到了应用.【期刊名称】《重庆工商大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(031)010【总页数】4页(P39-42)【关键词】RFID;大功率读写器;ISO14443A;TMS320F2808【作者】吴越;杨会成;邹立明;黄雄;王洪伟【作者单位】安徽工程大学电气工程学院,安徽芜湖241000;安徽工程大学电气工程学院,安徽芜湖241000;上海普阅信息科技有限公司上海200120;安徽工程大学电气工程学院,安徽芜湖241000;安徽工程大学电气工程学院,安徽芜湖241000【正文语种】中文【中图分类】TP391.8RFID技术已经被认为是21世纪最有发展前景的技术之一,伴随着物联网的高速发展,对RFID关键技术的研究变成为了推进物联网建设的核心要素[1]。
目前,工作在13.56 MHz频段(High-Frequency)的射频协议主要有ISO15693、ISO10536、ISO14443A/B,应用最广泛的是ISO14443A协议,支持ISO14443A协议的卡是全球范围内应用最为普遍的一种射频卡,不仅价格比ISO15693卡低廉,而且其内部的每个数据区都有一个单独控制的双密码区,保密性极高。
另外,ISO14443A协议已经被写入了NFC标准[2],自从诺基亚首推NFC手机开始,各大厂商纷纷涌进NFC手机阵营,国内的中兴、华为也推出了自己的NFC手机,防伪溯源已经成了NFC的一个典型应用,因此,ISO14443A成为NFC标准通信协议,但是生产线的批量生产对读写器的读写距离要求很高,ISO14443A协议正常的距离d≤10 cm,综上所述,研制ISO14443A协议的远距离大功率读写器具有重大的现实意义。
硬件总体设计方案书项目名称:基于芯片FM17550射频读卡器设计目录硬件总体设计方案书 (4)设计目的 (4)设计要求 (4)设计框图 (4)设计概述 (4)第一章概述 (5)1.1 射频 (5)1.2 无线射频识别技术 (5)1.3 相关国际标准 (5)1.4 射频工作原理 (5)1.5 射频卡 (5)第二章项目设计指标 (6)2.1 项目总体设计指标 (6)2.1.1系统设计方案 (6)2.1.2 功能特性指标 (6)2.1.3 设计项目性能指标 (6)2.1.4 设计项目参数 (6)2.2 项目子系统设计指标 (7)2.2.1 产品子系统组成 (7)2.2.2 模块关系结构 (7)2.2.3 产品子系统说明 (7)2.2.4 模块接口说明 (7)第三章模块总体设计方案 (8)3.1 STM32F103VCT6最小系统电路 (8)3.1.1 BOOTx接口电路 (8)3.1.2 STM32去耦电容 (8)3.2 电源电路 (11)3.2.1 电源指示灯 (12)3.2.2 LDO (14)3.2.3 LDO外部电容的选取 (15)3.3时钟电路 (16)3.5 LED显示电路 (24)3.6 SPI (24)3.7 FM17550 (25)3.7.1 FM17550发射原理 (25)3.7.2 FM17550接收原理 (26)3.7.3 FM17550外部硬件电路 (27)7.8 天线设计 (32)硬件总体设计方案书设计目的基于复旦微电子芯片FM17550实现13.56MHz射频读卡器,同时满足部分L1过检要求。
设计要求实现一般读卡器所需要实现的功能,能将射频卡中的数据完整的读出。
设计框图图1-1 总体设计框图设计概述为降低固件设计的难易程度以及必要的通讯接口,同时考虑到设计时便于与数据的测试,故采用Cortex-M3的ARM内核单片机STM32F103作为设计项目的控制处理器;采用外部5V供电,通过LDO模块将5V电源稳压程3.3V,供给STM32与FM17550,但FM17550的TVDD管脚,仍然采用5V供电,为的是让外部设计的天线场强满足读卡器L1过检时场强的要求。
RFID读写器中科院杭州射频识别技术中心——CASHZR-901超高频读写器单天线端口的UHF RFID读写设备CASHZR-901自中科院杭州射频识别技术研发中心,针对满足ISO 18000-6B、EPC C1G2标准的标签而开发的多协议兼容的、单天线端口的读写器。
性能参数工作频段:920MHz~925MHz符合标准:EPC C1G2、ISO18000-6B读取距离:0m~9m(与标签及天线配置相关)天线接口:1个SMA型接口发射宽带:<250kHz输出功率:最大1.0W(+30dBm),20dB数字控制范围,最小步进1dB工作模式:定频/跳频可选,最小跳频间隔500KHz电源:+9V/1.5A DC环境参数工作温度:-20℃~+55℃湿度范围:20%~85%UHF RFID天线(CASHZ)物理参数外壳材料 ABS尺寸 254*254*54mm工作温度 -20°C to +55°C相对湿度 5%~95%接头 N型头(可定制)重量约1Kg性能参数驻波比 <1.5输入阻抗 50Ω前后比>15dB深圳航天科技——远距离一体机(10米)恒睿科技——超小型RMU900+UHF读写器模块中国电子科技七所——CSR-2600手持式RFID读写器深圳先施科技——固定式多协议读写器(S1864)产品简介S1864s UHF RFID固定式多协议读写器是全球唯一一款同时通过多项互通测试和EPCglobal认证的多协议读写器,是世界最大连锁超市麦德龙未来商店指定使用读写器,兼容全球大多数国家标准。
还可以根据各国软硬件更新协议。
S1864s以一个单一的平台支持兼容世界不同规格的要求。
此设计在北美,欧洲以及东太平洋地区都有优秀的表现。
提供丰富的配置及管理工具,改变了RFID系统的安装和管理方法。
提供的安装向导,使用户在几分钟之内就能轻松开始读卡,并能轻松地集成到多数供应链管理和闭环应用中去。
RFID读写器的性能评估与优化技术概述射频识别(RFID)技术已成为现代物流、供应链管理和库存跟踪的重要工具。
作为无线通信技术的一种,RFID在实时数据传输、物品追踪和自动识别方面具有独特的优势。
然而,RFID系统的性能取决于设备的质量、读写器的参数配置以及环境因素。
在实际应用中,通过评估和优化RFID读写器性能,可以提高RFID系统的效率和可靠性。
性能评估RFID读写器的性能评估是一种衡量读写器在特定环境下工作效果的方法。
以下是几个用于评估RFID读写器性能的关键指标:1. 读取距离:读取距离是指读写器能够从标签接收到信号的最远距离。
更长的读取距离可以实现更大范围内的标签识别。
对于有需要覆盖广大区域的应用,如仓库管理或者物流跟踪等,提高读取距离是至关重要的。
2. 读取速度:读取速度指的是读写器从标签中读取数据所需的时间。
快速的读取速度可以提高整体运行效率和吞吐量,尤其在需要处理大量标签的场景下。
3. 读取准确性:读取准确性是指读写器能够正确地读取到标签中的数据的能力。
尽管RFID技术相对于条形码具有更强的抗干扰能力,但在复杂环境中,如有许多相邻标签或其他电子设备干扰时,读取准确性可能会受到影响。
4. 可靠性:可靠性是指读写器识别标签的一致性和稳定性。
稳定的性能可以减少标签读取失败的机率,从而提高系统的可靠性和使用体验。
优化技术为了提高RFID读写器的性能,以下是一些常见的优化技术:1. 优化标签布局:标签之间的距离和相对位置对于读写器性能至关重要。
布局标签时,应尽量最小化重叠和相互干扰的情况,提前规划好标签的位置和布局,从而减少读写器与标签之间的干扰。
2. 选择适当的RFID频段:RFID系统可工作于不同的频段,包括低频(LF)、高频(HF)和超高频(UHF)。
选择适当的频段可以根据具体需求和应用场景来提高读写器的性能和稳定性。
3. 标签性能调优:标签的尺寸、材质、天线结构和芯片类型等因素会影响标签的读取距离和读取速度。
RFID制作工艺
1.初始准备:首先,准备一个RFID芯片和一张细小的铜线制成的天线。
RFID芯片包括一个射频电路和一块存储器。
2.射频电路设计:根据需要,设计和制作RFID芯片的射频电路,以确保其能够与读写器进行无线通信。
3.芯片接触贴合:RFID芯片将贴合在一张塑料基底上,并固定在天线上。
5.印刷和封装:将天线和芯片的组合封装在塑料薄膜中,并使用印刷机在薄膜上印上所需的图案和文字。
其次,我们来看RFID读写器的制作工艺。
RFID读写器通常由射频模块、控制电路和外壳组成。
制作RFID读写器的一般过程如下:
1.原材料准备:准备所需的电子元件和外壳材料。
2.电路设计和制作:设计和制作RFID读写器的电路板,包括射频模块和控制电路。
这些电路通过连接器与天线和其他元件相连。
3.程序编写:根据读写器的功能需求,编写相应的控制程序。
4.PCB组装和焊接:将电子元件焊接到电路板上,并进行线路连接。
5.外壳制作:根据设计要求,制作读写器的外壳,并将电路板和天线固定在外壳内部。
总之,RFID制作工艺是一个复杂的过程,涉及到多个步骤,包括芯片设计、天线制作、封装、印刷和测试等。
通过不断的技术创新和工艺改进,RFID技术在物流、供应链和安全等领域得到了广泛应用。
课程设计(实习)项目步骤及要求设计(实习)项目名称(一)1、内容:基于RFID的智能汽车安全防盗系统2、要求:1设计汽车安全防盗系统的功能2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计设计(实习)项目名称(二)1、内容:基于射频识别技术的仓库管理系统2、要求:1设计仓库管理系统的功能2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计设计(实习)项目名称(三)1、内容:基于射频识别技术的停车场管理系统2、要求:1设计停车场管理系统的功能2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计设计(实习)项目名称(四)1、内容:超高频射频识别系统读写器设计2、要求:1设计读写器的各项功能2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计设计(实习)项目名称(五)1、内容:基于射频识别的门禁系统设计2、要求:1设计门禁系统的功能2画出系统的总体框图设计(实习)项目名称(六)1、内容:基于射频识别的不停车电子收费系统设计2、要求:1设计不停车电子收费系统的功能2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计设计(实习)项目名称(七)1、内容:射频识别技术的防碰撞问题的研究2、要求:1设计防碰撞问题的原理2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计设计(实习)项目名称(八)1、内容:基于射频识别的煤矿人员考勤定位系统设计2、要求:1设计人员考勤定位系统的功能2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计设计(实习)项目名称(九)1、内容:射频识别技术在枪支等重要物品监管中的应用2、要求:1设计监管系统的功能2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计设计(实习)项目名称(十)1、内容:基于射频识别的设备巡检系统设计2、要求:1设计设备巡检系统的功能2画出系统的总体框图设计(实习)项目名称(十一)1、内容:基于射频识别卡的智能饮水机控制系统设计2、要求:1设计饮水机控制系统的功能2画出系统的总体框图3对功能进行详细设计。
第35卷第4期 2012年8月
电子器件
Chinese Journal of Electron Devices V01.35 No.4
Aug.2012
The Miniaturization Design of an Antenna for Hand-Held RFID Reader ZHANG Li ,ZHAO Junjun WANG Shanjin (1.Electronic Science Department,Huizhou University,Huizhou Guangdong 516007,China; 2.Jiangsu Haosen Medicine Institute Co.Dd.,Lianyungang Jiangsu 222002,China; 3.School ofElectronic Engineering,Dongguan University ofTechnology,Dongguan Guangdong 523808,China)
Abstract:The miniaturizati0n of the RFID antennas iS a hot research foCUS.An antenna used in the hand.held RFID reader was designed by HFSS.With the loading of a high—permittivity superstrate layer,the slots opening on the floor and the slits cut in the patch,a compact rectangular microstrip RFID antenna can be designed.The antenna size reduced to be~68%times that of a conventional patch antenna,the impedance bandwidth determined from a 10一 dB return loss is found to be about 50MHz.The antenna can meet the requirements of the RFID systems. Key words:RFID;microstrip antenna;reader antenna;miniaturization;slit in the patch EEACC:5270 doi:10.3969/j.issn.1005-9490.2012.04.003