基于智能标签的射频识别系统的研究和实现
来源:$article_from_name$ 2026/8/18 16:17:05 点击:
目前在我国基于智能标签的射频识别系统叫的研究还不多,实际的应用很少。为了试改变这种状况,本文对智能标签及基于智能标签的射频识别系统进行了研究,设计并实现智能标签的读写器和个智能标签的应用系统。
1基于智能标签的射频识别系统的组成及工作原理,个基于智能标签的射频识别系统可以分为两部分1谢频识别标签,即智能标签智能标签类似于非接触式0卡,它由块可编程的微型半导体芯片和由电磁感应线圈制成的耦合天线组成。目前世界上主要的智能标签的提供商集中在美国和欧洲,如美国矩形,也有圆形,其尺寸因生产厂商和型号而异。在智能标签的芯片中存有智能标签的提供商信息和唯标识呈0是个6北心长的序列号,它可以用来唯标识智能标签对应的物件;此外在芯片中还有定容量的存储器供用户随机存取数据,随机存储区在智能标签内部以块为单位进行读写,每块的大小为323.目前随机存储区的容量有读写器部分包括控制部分存储器端口与智能标签通信有关的编解码器以及射频天线。智能标签读写器通过自己的射频天线耶如和标签进行通信。首先读写器启动其射频电路并由天线向外发射载波,在局域形成个电场,当智能标签位于这个电场中时,通过外围的耦合天线产生电流驱动内部的半导体芯片工作。标签读写器可通过天线向在其电场范围内的智能标签发送指令,当智能标签正确接收到指令后,通过自己外部天线将应答送回读写器。
2智能标签读写器的设计与实现2.1硬件结构读写器的系统结构1.
系统可以分为这样的几个部分主控部分,通信部分,存储器部分和与智能标签通信的部分。读写器的主控部分是块51系列的,1它负责控制读写器各部分的工作;通信部分控制读写器与外部计算机进行数据传输,本文设计的读写器中使用串行接口接收外部计算机发送给读写器写器在与智能标签通信时,要对传输的数据按照规定的协议进行编解码,在这部分电路中将从,1接收的指令中的数据部分按照约定的协议编码,并将编码后的信号经调制后通过射频天线输出,同时等待智能标签的响应信号,待接收到响应信号后将其解码传回,1.读写器射频天线的发射频率为13.56胗乜±7姐2,本文设计的读写距离约为5,通过增加天线发射功率的方法,可以保证通信距离在1爪以上;在读写器内部还设计有2,13的存储器,可以用来存放从智能标签写器与外部主机进行通信时传输的数据帧,它是外部主机向读写器发送的命令请求。系统在接收到完整的数据帧后,首先校验数据的完整性,然后从传输层数据帧中分离出指令层中读取的数据。
2.2系统的通用性在读写器与智能标签通信的部分,使用了块1公司生产的专用于射频识别系统的编解码芯片700,8670支持13,有关非接触式射频识别卡的规范18153以及相关的规范和协议,它能够按照13,的协议来对读写器和智能标签通信中的数据进行编解码由于*初各公司的智能标签结构不是完全样,他们的读写设备都是针对各自的产品设计各提供商纷纷推出了符合以组织关于非接触式射频识别卡规范1即以0屁05州的智能标签。本文在进行系统设计解码芯片,对于任何符合18,标准的智能标签,该读写器都能够识别。
数据,根据指令类型决定下步的,作,如向智能标签发送指令访问读写器内部的存储器等。指令层中的数据与提供给外部编程接口的数据致,用户按照协议提供任务层的数据,来与读写器进行交互。协议层主要是和智能标签通信协议有关的数据,该层数据包括以下几个部分标志域1只321.
命令域0,1山,参数域阻1此数据域,313和循环冗余校验各个域都由连续的整字节序列组成。这部分数据*终由编解码器发送给智能标签。
2.6数据传输错误的检测为了保证数据传输的正确性,读写器使用循环冗余校验2.3系统的实时性读写器通过485串口标准与外部计算机进行通信,读写器和外部计算机之间的串口通信速率可以在⑷比!
到57600比之间由用户进行选择,完全可以满足般情况下用户对实时性的要求。根据对通信距离要求的不同,系统可以选择其它的串口通信协议,如232协议。此外在进行系统设计时,考虑到某些情况下用户不需要进行实时的数据传输或者数据不能实时地传送回外部的主机,所以在读写器内部设计了块大小为21出的存储器。外部设备可以通过对读写器编程选择对智能标签进行实时的读写操作,也可以将数据暂存在读写器内部的存储器中,等待以后进行处理。
存储器的容量也可根据用户要求改变。
2.4软件结构系统的软件结构2,5系统的软件结构主要分为如下几个功能模块主控部分,与智能标签通信的管理,存储器管理,1管理,异常处理和中断处理。主控部分负责程序各个部分的调度。系统在运行时通过中断从外部读入主机的请求命令,在得到请求后系统将交对应的部分进行处理,如读写智能标签读写存储器等等,在处理完毕后以中断的方式将命令响应发送回主机。在系统运行的过程中,为了防止通信错误操作超时等情况,当某些错误要被处理的时候,其对应的部分会产生中断,中断处理程序会及时发现错误的发生,并由相应的异常处理程序处理错误的发生,从而保证系统的正常运行。
2.5数据通信协议设计为了能够方便地处理数据,读写器工作时的数据流可以描述为3的3层结构。在*低的数据传输层中,是读算法对传送给智能标签的数据进行校验,并与从主机传送来同时读写器对从智能标签返回的数据也要进行校验,如果校验出错将会重复向智能标签发送指令,如果重复3次后仍然得不到正确结果就向主机报错。在本系统中采用的0尺0算法为,6,0尺0寄存器的初值为01下生产的多项式2.7访问冲突的处理智能标签处理盘点命令的意4.
在读写器天线所覆盖的范围之内有多个智能标签存在时,读写器发送命令后,可能会引起响应冲突,从而导致通信失败。当读写器检测到冲突后,使用盘点1血7命令来处理存在的冲突。通过发送盘点命令可以记录读写器天线覆盖范围内的标签的标识符,然后利用标识符的唯性,读写器和各个标签分别建立独立的通道进行通信,从而消除冲突。读写器首先发送盘点命令给标签,在命令的数据域和参数域中分别包含标识符的掩码和掩码的长度,传送给标签的掩码要求是整字节,如果此掩码不是整字节的话将自动在高位补零。通过设置标志域的相应标志位为0或读写器可以设置接收智能标签响应的时隙为1或在各时隙中,读写器都可以接收标签返回的标识符,读写器通过发送结束信号不断地切换到下时隙。当标签接收到盘点命令后,拿自己进行比较,如果不匹配则无应答,如果匹配将送回自己的标识符。在某时隙可能出现多个标签同时作出响应,这时读写器要记下冲突的标签掩码和时隙计数器的值,以做进步冲突处理。
3射频识别系统的应用实例计算机销售系统为了验证该射频识别系统,本文设计实现了个射频识别系统的应用实例计算机销售管理系统。系统所要实现发货销售以及售后服务等各个环节进行统的管理。该应用系统的设计思想就是利用智能标签标识符的唯性灵活性和可编程性,实现对所生产的各台计算机在流通过程中进行全程的跟踪和统管理。系统的开发可分为管理系统的开发和射频识别终端的开发,管理系统在开发时使用了15+8186削17.0的应用程序加数据库模式,在这部分中包括了数据库的建立与维护服务器端程序和终端程序,其中服务器端程序运行于公司的数据中心,而终端程序运行于分销和售后服务部门。在射频识别终端部分使用了前文所述的智能标签读写器和丁1公司的存储容量为2诎5的智能标签。这种标签共有64个可寻址的数据存储块,根据需求,前40个数据块供分销部门存放销售记录,后24个数据块供售后服务部门存放售后服务记录,每条记录占用个存储块整个系统结构5.
系统首先将生产出的每台计算机都与其所贴的智能标签建立起对应,在数据库中建立以智能标签标识符为索引的各合计算机的记录,并将发货时间和目的地的记录内容写入智能标签。在各级分销部门和售后服务部门,通过读取计算机上智能标签的信息对其进行检查和管理。在分销部门,根据各台计算机所贴的智能标签中记录的内容对货品进行检查,记录有关到货时间销售情况等数据,并将分销部门的有关数据写入智能标签;在售后服务部门,则通过智能标签识别该公司的产品,并将每次的维修情况记录在智能标签和管理系统中。分销和售后服务等部门的相关数据*后要上传到数据中心,数据中心可根据这些数据来调整其销售结构分析产品质量问等等。
我们从该应用实例中发现,使用射频识别系统对物流进行管理,所有有关物件的记录都可以存放在张智能标签中,而且读写操作较为灵活,方便了对物件的管理;由于智能标签的物理特性,相对于条形码,在产品的运输过程中损坏的几率大大降低,在很大程度上可避免因标签损坏造成的损失;对于其它非接触式卡,使用智能标签节约了大量的成本。
4结论介绍了以智能标签为基础的射频识别系统的软硬件的设计和实现,在文中着重描述了和智能标签读写器的设计和实现以及在读写器设计时所用到的通信协议。*后本文给出了个由智能标签和其读写器组成的射频识别系统在物流管理领域合理性。
4马忠梅。单片机的,语言应用程序设计北京北京航空航天大学出上接第161页
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