三菱 AJ71QE71N3-T 讀寫器
張黔豫 180 6446 5927
三菱 AJ71QE71N3-T 讀寫器
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三菱 AJ71QE71N3-T 讀寫器
讀寫器亦稱接口設備IFD (Interface Device)、卡接收設備CAD、耦合設備CD (密禍合設備CCD近耦合設備PCD、疏耦合設備VCD、終端CAD) 等。讀寫器一般認為是射頻識別即RFID的讀寫終端設備。它不但可以閱讀射頻標簽，還可以擦寫數據，故叫讀寫器。IC卡讀寫器是實現(xiàn)IC卡與系統(tǒng)之間的數據通信的重要裝置。通用型IC 卡讀器能夠完成對IC 卡信息的讀出、寫入和擦除等操作，并具有與外部設備，如計算機、MODEM 和終嘴等，進行通信的功能。讀寫器即射頻標簽讀寫設備，是射頻識別系統(tǒng)的兩個重要組成部分(標簽與讀寫器)之一。射頻標簽讀寫設備根據具體實現(xiàn)功能也有一些其他較為流行的別稱，如:閱讀器(Reader)，查詢器(Interrogator)，通信器(Communicator)，掃描器(Scanner)，讀寫器(Reader and Writer)，編程器(Programmer)，讀出裝置(Reading Device)，便攜式讀出器(Portable Readout Device)，AEI設備( Automatic Equipment Identification Device)等。 通常情況下，射頻標簽讀寫設備應根據射頻標簽的讀寫要求以及應用需求情況來設計。隨著射頻識別技術的發(fā)展，射頻標簽讀寫設備也形成了一些典型的系統(tǒng)實現(xiàn)模式，本章的重點也在于介紹這種讀寫器的實現(xiàn)原理。 從最基本的原理角度出發(fā)，射頻標簽讀寫設備一般均遵循如圖所示的基本模式。
讀寫器之所以非常重要，這是由它的功能所決定的，它的主要功能有以下幾點:
①實現(xiàn)與電子標簽的通訊:最常見的就是對標簽進行讀數，這項功能需要有一個可靠的軟件算法確保安全性、可靠性等。除了進行讀數以外，有時還需要對標簽進行寫入，這樣就可以對標簽批量生產，由用戶按照自己需要對標簽進行寫入。
②給標簽供能:在標簽是被動式或者半被動式的情況下，需要讀寫器提供能量來激活射頻場周圍的電子標簽;閱讀器射頻場所能達到的范圍主要由天線的大小以及閱讀器的輸出功率決定的。天線的大小主要是根據應用要求來考慮的，而輸出功率在不同國家和地區(qū)，都有不同的規(guī)定。
③實現(xiàn)與計算機網絡的通訊:這一功能也很重要，讀寫器能夠利用一些接口實現(xiàn)與上位機的通訊，并能夠給上位機提供一些必要的信息。
④實現(xiàn)多標簽識別:讀寫器能夠正確的識別其工作范圍內的多個標簽。
⑤實現(xiàn)移動目標識別:讀寫器不但可以識別靜止不動的物體，也可以識別移動的物體。
⑥實現(xiàn)錯誤信息提示:對于在識別過程中產生的一些錯誤，讀寫器可以發(fā)出一些提示。
⑦對于有源標簽，讀寫器能夠讀出有源標簽的電池信息:如電池的總電量、剩余電量等。
讀寫器的天線是發(fā)射和接收射頻載波信號的設備， 它主要負責將讀寫器中的電流信號轉換成射頻載波信號并發(fā)送給電子標簽，或者接收標簽發(fā)送過來的射頻載波信號并將其轉化為電流信號，讀寫器的天線可以外置也可以內置，天線的設計對閱讀器的工作性能來說非常重要，對于無源標簽來說，它的工作能量全部由閱讀器的天線提供。讀寫器的射頻接口模塊主要包括發(fā)射器、射頻接收器、時鐘發(fā)生器和電壓調節(jié)器等。該模塊是讀寫器的射頻前端，同時也是影響讀寫器成本的關鍵部位，主要負責射頻信號的發(fā)射及接收。 其中的調制電路負責將需要發(fā)送給電子標簽的信號加以調制，然后再發(fā)送; 解調電路負責將解調標簽送過來的信號并進行放大; 時鐘發(fā)生器負責產生系統(tǒng)的正常工作時鐘。讀寫器的邏輯控制模塊是整個讀寫器工作的控制中心、智能單元，是讀寫器的"大腦"， 讀寫器在工作時由邏輯控制模塊發(fā)出指令，射頻接口模塊按照不同的指令做出不同的操作。 它主要包括微控制器、存儲單元和應用接口驅動電路等。 微控制器可以完成信號的編解碼、數據的加解密以及執(zhí)行防碰撞算法; 存儲單元負責存儲一些程序和數據; 應用接口負責與上位機進行輸入或輸出的通信。
射頻模塊實現(xiàn)的任務主要有兩項，第一項是實現(xiàn)將讀寫器欲發(fā)往射頻標簽的命令調制(裝載)到射頻信號(也稱為讀寫器/射頻標簽的射頻工作頻率)上，經由發(fā)射天線發(fā)送出去。發(fā)送出去的射頻信號(可能包含有傳向標簽的命令信息)經過空間傳送(照射)到射頻標簽上，射頻標簽對照射其上的射頻信號作出響應，形成返回讀寫器天線的反射回波信號。射頻模塊的第二項任務即是實現(xiàn)將射頻標簽反射回讀寫器的回波信號進行必要的加工處理，并從中解調(卸載)提取出射頻標簽回送的數據。
基帶模塊實現(xiàn)的任務也包含兩項，第一項是將讀寫器智能單元(通常為計算機單元CPU或MPU)發(fā)出的命令加工(編碼)為便于調制(裝載)到射頻信號上的編碼調制信號。第二項任務即是對經過射頻模塊解調處理的標簽的回送數據信號進行必要的處理(包含解碼)，并將處理后的結果送入讀寫器智能單元。一般情況下，讀寫器的智能單元也劃歸基帶模塊部分。智能單元從原理上來說，是讀寫器的控制核心，從實現(xiàn)角度來說，通常采用嵌入式MPU，并通過編制相應的MPU控制程序對收發(fā)信號實現(xiàn)智能處理以及與應用程序之間的接口API。 射頻模塊與基帶模塊的接口為調制(裝載)/解調(卸載)，在系統(tǒng)實現(xiàn)中，通常射頻模塊包括調制/解調部分，并且也包括解調之后對回波信號的必要加工處理(如放大、整形)等。射頻模塊的收發(fā)分離是采用單天線系統(tǒng)時射頻模塊必須處理好的一個關鍵問題。從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術在低頻段基于變壓器耦合模型(初級與次級之間的能量及信號傳遞)，在高頻段基于雷達探測目標的空間耦合模型 (雷達發(fā)射電磁波信號碰到目標后攜帶目標信息返回雷達接收機)。1948年哈里·斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通信"奠定了射頻識別射頻識別技術的理論基礎。
在電子標簽方面，電子標簽芯片所需的功耗更低，技術更趨成熟。其作用距離將更遠，無線可讀寫性能也將更加完善，并且能夠適合高速移動物品識別，識別速度也將更加快，具有快速多標簽讀寫功能。與此同時，在強場強下的自保護功能也會更加完善、智能性更強，成本更低。在讀寫器方面，多功能讀寫器，包括與條碼識別集成、無線數據傳輸、脫機工作等功能將被更多的應用。同時，多種數據接口包括RS232，RS422/485，USB，紅外，以太網口也將得到應用。而讀寫器將實現(xiàn)多制式多頻段兼容，能夠兼容讀寫多種標簽類型和多個頻段標簽。讀寫器會朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向發(fā)展，成本將更加低廉，應用范圍更加廣泛。在系統(tǒng)方面，低頻近距離系統(tǒng)將具有更高的智能、安全特性;高頻遠距離系統(tǒng)性能將更加完善，成本更低。而2.45GHz和5.8GHz系統(tǒng)將更加完善。同時，無芯片系統(tǒng)將逐漸得到應用。總而言之，射頻識別技術未來的發(fā)展中，在結合其它高新技術，比如GPS、生物識別等技術，由單一識別向多功能識別方向發(fā)展的同時，將結合現(xiàn)代通信及計算機技術，實現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應用。
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