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RFID(Radio Frequency Identification,射頻識別)技術是一種非接觸自動識別技術,利用射頻信號通過空間耦合(電感或電磁耦合)實現(xiàn)無接觸信息傳遞,并通過所傳遞的信息達到識別目的。
RFID卡技術成功地融合RFID技術和IC卡技術,解決了無源(卡中無電源)和免接觸的難題,是電子信息技術領域的一大突破。由于RFID卡方便、耐用,且可高速通信、多卡操作,在門禁安防、身份識別、公共交通等眾多領域正逐漸取代傳統(tǒng)的接觸式IC卡,在市場上所占的份額越來越大,應用日益廣泛。高速公路、停車場、加油站收費,智能卡水表、電表、煤氣表等應用,也可使用RFID卡。從長遠角度看,RFID卡將會替換目前廣泛使用的接觸式IC卡。
與接觸式IC卡相比,RFID卡具有以下優(yōu)點。
(1)高可靠性:由于無觸點,可最大限度地避免由接觸讀寫而產生的各種故障,提高了抗靜電和抗環(huán)境污染能力,因此提高了使用的可靠性,延長了讀寫設備和卡片的使用壽命。
(2)易用性:操作方便、快捷,無需插拔卡,完成一次操作只需0.1~0.3s。使用時,卡片可以任意方向掠過讀寫設備表面。
(3)高安全性:序列號是全球唯一的,出廠后不可更改??ㄅc讀寫設備之間采用雙向互認驗證機制,即讀寫器驗證卡的合法性,同時卡驗證讀寫器的合法性。通信過程中所有的數(shù)據(jù)都加密,卡片上不同分區(qū)的數(shù)據(jù)可用不同的密碼和訪問條件進行保護。
(4)高抗干擾性:對有防沖突電路的RFID卡,在多卡同時進入讀寫范圍內時,讀寫設備可一一對卡進行處理,抗干擾性高。
(5)一卡多用:卡片上的數(shù)據(jù)分區(qū)管理,可以很方便地實現(xiàn)一卡多用。
(6)多種工作距離:作用距離從幾厘米到幾米,適應不同的應用場合。
RFID卡讀寫器是連接RFID卡與應用系統(tǒng)間的橋梁,RFID卡讀寫器的基本任務就是啟動RFID卡,與RFID卡建立通信,在應用系統(tǒng)和卡片間傳遞數(shù)據(jù)。
RFID卡讀寫器將要發(fā)送的信息編碼后加載到一固定頻率的載波上,當RFID卡(卡片內有一個諧振電路,其頻率與讀寫器發(fā)送的載波頻率相同)進入讀寫器的工作區(qū)域后,諧振電路發(fā)生諧振并產生電荷積累,當電荷積累到一定數(shù)值時,就能為RFID卡內的電路提供工作電壓,使卡內的芯片開始正常工作,處理讀寫器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。
一個完整的RFID卡讀寫器應包括以下幾個部分(見圖15.3):單片機、射頻處理模塊、天線、與PC的通信接口以及鍵盤、顯示等部件。
單片機是讀寫設備的數(shù)據(jù)處理控制核心。它不僅要控制射頻處理模塊完成對RFID卡的讀寫,還要負責通過通信接口與PC進行通信,并對鍵盤、顯示設備等其他外部設備進行控制。
射頻處理模塊負責射頻信號的處理和數(shù)據(jù)的傳輸,完成對RFID卡的讀寫。
天線的作用有兩個:一是產生電磁能量,為卡片提供電源;二是在讀寫設備和卡片之間傳送信息。天線的有效電磁場范圍就是系統(tǒng)的工作區(qū)域。
與PC的通信接口以及鍵盤、顯示等部件主要實現(xiàn)與PC的通信,以及操作時的人機界面。
根據(jù)RFID卡與讀寫器之間能可靠交換數(shù)據(jù)的距離,RFID卡天線和讀寫器之間的耦合可以分為3類:密耦合系統(tǒng)、遙耦合系統(tǒng)和遠距離系統(tǒng)。
密耦合系統(tǒng)的典型作用距離范圍是0~1cm。在實際應用中,必須把卡插入閱讀器中或者放置到閱讀器的天線表面。密耦合系統(tǒng)的卡與閱讀器之間是電感耦合,其工作頻率一般在30MHz以下。密耦合系統(tǒng)適合于安全要求較高,但不要求作用距離的應用系統(tǒng),如電子門鎖等。
遙耦合系統(tǒng)的典型作用距離可以達到1m。遙耦合系統(tǒng)又可以細分為近耦合系統(tǒng)和疏耦合系統(tǒng),前者的典型作用距離為15cm,后者為1m。所有遙耦合系統(tǒng)在卡和閱讀器之間都是電感耦合,典型工作頻率為13.56MHz,也有其他頻率,如6.75MHz、27.125MHz或者135kHz以下。
遠距離系統(tǒng)的典型作用距離是1~10m,個別系統(tǒng)也有更遠的作用距離。所有的遠距離系統(tǒng)的卡和閱讀器之間都是電磁反向散射耦合,在微波范圍內用電磁波工作,發(fā)送頻率通常為2.45GHz,也有系統(tǒng)使用5.8GHz和24.125GHz的頻率。