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RFID(Radio Frequency Identification,射頻識別)技術(shù)是一種非接觸自動識別技術(shù),利用射頻信號通過空間耦合(電感或電磁耦合)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞,并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的。
RFID卡技術(shù)成功地融合RFID技術(shù)和IC卡技術(shù),解決了無源(卡中無電源)和免接觸的難題,是電子信息技術(shù)領(lǐng)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(lǐng)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(yīng)用日益廣泛。高速公路、停車場、加油站收費(fèi),智能卡水表、電表、煤氣表等應(yīng)用,也可使用RFID卡。從長遠(yuǎn)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(diǎn)。
(1)高可靠性:由于無觸點(diǎn),可最大限度地避免由接觸讀寫而產(chǎn)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(shè)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(shí),卡片可以任意方向掠過讀寫設(shè)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(shè)備之間采用雙向互認(rèn)驗(yàn)證機(jī)制,即讀寫器驗(yàn)證卡的合法性,同時(shí)卡驗(yàn)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(jìn)行保護(hù)。
(4)高抗干擾性:對有防沖突電路的RFID卡,在多卡同時(shí)進(jìn)入讀寫范圍內(nèi)時(shí),讀寫設(shè)備可一一對卡進(jìn)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(shí)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(yīng)不同的應(yīng)用場合。
RFID卡讀寫器是連接RFID卡與應(yīng)用系統(tǒng)間的橋梁,RFID卡讀寫器的基本任務(wù)就是啟動RFID卡,與RFID卡建立通信,在應(yīng)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(dāng)RFID卡(卡片內(nèi)有一個(gè)諧振電路,其頻率與讀寫器發(fā)送的載波頻率相同)進(jìn)入讀寫器的工作區(qū)域后,諧振電路發(fā)生諧振并產(chǎn)生電荷積累,當(dāng)電荷積累到一定數(shù)值時(shí),就能為RFID卡內(nèi)的電路提供工作電壓,使卡內(nèi)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(gè)完整的RFID卡讀寫器應(yīng)包括以下幾個(gè)部分(見圖15.3):單片機(jī)、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(jī)是讀寫設(shè)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(fù)責(zé)通過通信接口與PC進(jìn)行通信,并對鍵盤、顯示設(shè)備等其他外部設(shè)備進(jìn)行控制。
射頻處理模塊負(fù)責(zé)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(gè):一是產(chǎn)生電磁能量,為卡片提供電源;二是在讀寫設(shè)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(shí)現(xiàn)與PC的通信,以及操作時(shí)的人機(jī)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(yuǎn)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(shí)際應(yīng)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(yīng)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(dá)到1m。遙耦合系統(tǒng)又可以細(xì)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(yuǎn)距離系統(tǒng)的典型作用距離是1~10m,個(gè)別系統(tǒng)也有更遠(yuǎn)的作用距離。所有的遠(yuǎn)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(nèi)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。