嵌入式設(shè)計(jì)中的RFID：你該如何行動？

　　借助內(nèi)置RFID閱讀器，嵌入式系統(tǒng)就能與帶標(biāo)簽的物品交換數(shù)據(jù)，來創(chuàng)造與環(huán)境合拍的一類新應(yīng)用。

　　要點(diǎn)

　　* 雖然RFID可追溯至20世紀(jì)40年代，但由于專有產(chǎn)品無法互操作，并且缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致該技術(shù)無法發(fā)揮其潛力。

　　* 無源RFID轉(zhuǎn)發(fā)器不含電源，依靠進(jìn)入的射頻信號在天線中感生出足以發(fā)射響應(yīng)信號的小電流。

　　* 嵌入式RFID閱讀器能詢問高速運(yùn)動并且距離超過30m的轉(zhuǎn)發(fā)器，這取決于天線尺寸和發(fā)射功率。

　　* 全球標(biāo)準(zhǔn)以及政府部門和企業(yè)的指令已經(jīng)擴(kuò)大了RFID的使用范圍，但是，隱私和安全擔(dān)憂依然在妨礙全面接受。

　　RFID(射頻識別)技術(shù)有潛力成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一種常見的重要組成部分。除了在庫存管理領(lǐng)域的傳統(tǒng)作用以外，RFID標(biāo)簽和高速長距離閱讀器的新進(jìn)展使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能輕松納入多種特性，比如門禁、防偽、簡便支付、醫(yī)學(xué)鑒定、動態(tài)定價(jià)、產(chǎn)品歷史、遠(yuǎn)程資產(chǎn)跟蹤。嵌入式RFID應(yīng)用一般是把閱讀器包含在產(chǎn)品或系統(tǒng)中，以便添加本地?cái)?shù)據(jù)收集特性，它們增強(qiáng)了產(chǎn)品的基本功能。如今，人們會在酒店、監(jiān)獄、醫(yī)院、零售網(wǎng)點(diǎn)、農(nóng)場、賭場、收費(fèi)公路、工廠以及多種商用和軍用車輛中發(fā)現(xiàn)嵌入式RFID應(yīng)用。隨著嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者認(rèn)識到這種技術(shù)的價(jià)值，并且在新設(shè)計(jì)中采用它，這些非傳統(tǒng)RFID應(yīng)用將成為家常便飯。

　　關(guān)于RFID的構(gòu)想出現(xiàn)于20世紀(jì)中期，而如今，它即將成為下一項(xiàng)重大技術(shù)。早在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國軍方就在使用早期形式的RFID，用來區(qū)分?jǐn)澄业娘w機(jī)。首批商用RFID應(yīng)用是在20世紀(jì)70、80年代出現(xiàn)的，用于跟蹤和識別單一地點(diǎn)內(nèi)的物品。但是，在早期部署的RFID當(dāng)中，許多RFID應(yīng)用的開發(fā)者都把專有技術(shù)作為它們的基礎(chǔ)，每一種都使用獨(dú)特的通信方法，并且要求由生產(chǎn)標(biāo)簽的公司提供專門的閱讀器硬件。標(biāo)準(zhǔn)化的缺乏導(dǎo)致行業(yè)分散、采用速度緩慢，并且實(shí)際表現(xiàn)落后于對RFID技術(shù)的大肆宣傳。如今，開發(fā)者正在糾正大多數(shù)早期問題， RFID也成為成長中的行業(yè)，在物流、門禁、防偽、物品級(item-level)庫存、非接觸支付和多種新型嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中有專用系統(tǒng)。

　　RFID技術(shù)最基本而又最普遍的用途之一就是EAS(商品電子防盜)系統(tǒng)，零售商用它來發(fā)起一場針對入店行竊犯罪的高科技“戰(zhàn)爭”。這類犯罪使該行業(yè)每年損失數(shù)十億美元，損失如此之大，零售商很容易找到理由購買昂貴的電子系統(tǒng)來遏制盜竊。EAS系統(tǒng)采用了大型天線板和各種尺寸的保安標(biāo)簽，前者安裝于商店出口，后者掛在高風(fēng)險(xiǎn)商品上。所有EAS系統(tǒng)的基本原理均包括使用發(fā)射器和接收器，前者在商店出口區(qū)創(chuàng)建電磁場，后者則能檢測電磁場里的變化。在經(jīng)過出口時(shí)，保安標(biāo)簽內(nèi)的小型調(diào)諧電路或磁性材料會使電磁場發(fā)生足夠大的變化，使接收器能檢測到變化并啟動警報(bào)。當(dāng)顧客購買物品后，店員必須取下保安標(biāo)簽或使其失效，防止在顧客離開商店時(shí)響起報(bào)警聲。

　　反射數(shù)據(jù)

　　多數(shù)較新型RFID體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)者都把低成本轉(zhuǎn)發(fā)器(或稱標(biāo)簽)作為體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它們由一塊用于數(shù)據(jù)存儲與通信的IC以及一根外部天線組成。標(biāo)簽有兩個(gè)基本類型：無源型和有源型。無源標(biāo)簽不含電源，并依靠來自閱讀器的射頻信號在天線中感生小電流，該電流足以發(fā)射響應(yīng)信號。RFID標(biāo)簽通過改變來自閱讀器的射頻信號的反射能量大小來發(fā)射數(shù)據(jù)。無源標(biāo)簽的工作距離可達(dá)30英尺，這取決于閱讀器的功率輸出、天線結(jié)構(gòu)、工作頻率。Bielomatik公司的RF-LoopTag是一種可擴(kuò)充的天線裝置，同時(shí)提供短距離和中距離無源RFID標(biāo)簽(圖1)。

　　可以用自帶電源(如內(nèi)部電池)的有源RFID標(biāo)簽來顯著延長距離。有源標(biāo)簽?zāi)芤愿叩墓β始墑e發(fā)射數(shù)據(jù)，并且一般比無源類型更準(zhǔn)確。有源標(biāo)簽一般用于軍用車輛或者集裝箱等高價(jià)物品。RFID系統(tǒng)的天線結(jié)構(gòu)取決于應(yīng)用、閱讀期間的環(huán)境、工作頻率。

　　政府部門已為RFID分配了幾個(gè)頻帶，但在全球并不統(tǒng)一。LF(低頻)器件工作于125kHz至134 kHz范圍，并用于門禁、動物識別、資產(chǎn)跟蹤、汽車安全密鑰卡等應(yīng)用。HF(高頻)13.56MHz標(biāo)簽用于閱讀距離小于3英尺的應(yīng)用。與其它頻帶不同的是，HF標(biāo)簽在金屬或水附近發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，不易受干擾。860MHz～960MHz UHF(超高頻)頻帶在新應(yīng)用中很流行，這是因?yàn)樗拈喿x距離為3 m～5 m，數(shù)據(jù)交換速率更高。典型的UHF應(yīng)用包括某些資產(chǎn)跟蹤，其中的標(biāo)簽掛于托盤和集裝箱，在它們經(jīng)過裝有閱讀器的入口時(shí)，操作工能發(fā)現(xiàn)它們并做記錄。