第六章 RFID读写器 读写器，又称为阅读器（取决于是否可以 改写电子标签数据）、编程器等，是写入和写 入电子标签信息的仪器。读写器是射频识别系 统中非常重要的组成部分。 读卡器 引言 一方面，电子标签返 回的微弱电磁讯号通 过无线模式开启读写 器的射频组件并转化 成数字信号，再经过 逻辑处理单元进行处 理跟存储，完成对电 子标签的识别或读写 操作。 另一方面， 上层软件与 读写器需要 进行交互， 实现操作指 令的执行跟 数据的汇总 上传。 读写器是射频识别系统中十分重要的组成部分，同时具有通信、控制跟计算 功能的核心设施。 6.1 读写器的基本原理 ? 读写器的基本功能 读写器的基本任务是跟电子标签建立通信关系，完成对电子标 签信息的读写。在这个过程中涉及的一系列任务，如通信的构建、 防止碰撞和身份验证等都是由读写器处理完成的。具体来说，读写 器具备下列功能： （1）给标签提供能量。标签在被动式或者半被动式的状况下， 需要读写器提供能量来激活电子标签。 （2）实现与电子标签的通讯。读写器对标签进行数据访问，其 中包含对电子标签的读数据和写数据。 6.1 读写器的基本原理 ? 读写器的基本功能(续) （3）实现与计算机通信。
读写器能够运用一些接口实现与计算机的通 信，并无法帮计算机提供信息，用于平台终端与信息管理中心进行数 据交换，从而缓解整个平台的数据管理跟信息预测需求。 （4）实现多个电子标签识别。读写器能够正确地识别其工作范围内的 多个电子标签，具备防碰撞功能，可以与多个电子标签进行数据交换。 （5）实现移动目标识别。读写器不但可以分辨静止不动的物体，也能 以识别移动的物体。 （6）读写器必须具有数据记录用途。即针对需要记录的数据信息进行 实时记录，以超过信息中心进一步进行数据预测的意愿。 6.1 读写器的基本原理 ? 读写器的工作过程 射频标签读写设备均遵循如图的信息处理与控制方式，读写器 与射频标签（数据载体）之间借助空间信道实现读写器向射频标签 发送指令，射频标签接收读写器的指令后做出必要的响应，由此实 现了射频辨识功能。 读写器所获取的信息通常均应回送到应用平台，同时无法接收 应用平台下达的指令。如果应用平台应从非接触的数据载体（电子 标签）中调用以及读取数据，需要非接触的读写器作为接口。从要 用工具的视角探讨，对数据载体的访问必须是尽可能透明的. 6.1 读写器的基本原理 ? 读写器工作方式 ·读写器先发言（Reader Talks First，RTF） ·标签先发言（Tag Talks First，TTF） 一般状况下，电子标签处于“等待”或称为“休眠”的工作状 态，当电子标签开启读写器的作用范围时，检测到一定特性的射 频讯号，便从“休眠”的工作状况转到“接收”状态，接收到读 写器发送的指令后RFID读写器，进行相应的处理，然后将结果返回读写器。
这类只接收到读写器的特殊命令才发送数据的电子标签被称为 RTF方式。 6.2 读写器的基本构成 读写器的基本组成包含： ?射频组件（高频接口） ?控制处理组件 ?天线 读写器天线的作用是发射电磁能量以激活 电子标签，并向电子标签发出指令，同时 也要接收来自电子标签的信息。 6.2 读写器的基本构成 读写器天线的设计跟选择就需要满足下列基本条件： 1）天线导线的电压最大，用于形成最大的磁通量； 2）功率匹配，以最大程度地运用磁通量的只用能量； 3）足够的时延，保证载波讯号的存储，这些信号是用 数字信号调制而成的； 4）要求低剖面、小型化，读写器由于结构、安装和让 用环境等差异多样，读写器产品正朝着小型化方向发 展。 6.2 读写器的基本构成 目前，RFID读写器的天线主要有线 圈型、微带贴片型、偶极子型三种 基本方式。 ? 小于1 m的近距离应用平台通常采 用工艺简单、成本低的线圈型天线， 它们主要适合工作在中低频段。 ? 1 m以上远距离的应用平台必须采 用微带贴片型或偶极子型天线，这 些类型的天线工作在低频及微波频 段。 微带贴片型 偶极子天线 6.2 读写器的基本构成 读写器天线可以外置也可以内嵌： ? 对于近距离RFID系统（如13.56 MHz小于10 cm的 识别系统），天线通常跟读写器集成在一起； ? 对于远距离RFID系统（如UHF频段大于3 m的识别系 统），天线和读写器常采用分离式结构，通过阻抗匹 配的同轴电缆将读写器和天线联接至一起。
与电子标签不同的是，读写器天线通常无尺寸要求，可 选择的特点较多。 6.3 读写器的结构方式 ? 固定式读写器 固定式读写器是很常用的一种读写器形式，它是将射频控制器 和低频接口封装在一个固定的壳体中，完全集成射频识别的功能。 有时为了避免设备重量、降低费用跟便于运输RFID读写器，也可以将天线和射 频模块封装在一个外壳单元中，这样就可构成集成式读写器或一体 化读写器。 固定式读写器典型的技术指标如下： 供电电压：DC 12 V、AC 220 V； 天线：分离式天线或双天线，集成天线； 通信接口：RS-232、RS-485、以太网口等； 工作温度：?30℃～+70℃。 6.3 读写器的结构方式 工业读卡器和发卡机是常见的固定式读写器，如图所示： 125 kHz工业级读写器 2.4 GHz远距离读写器 1.工业读写器 大多具备标准的现场总线接口，以便容易集成到现有设备中， 它主要应用在矿井、畜牧、自动化生产等工业领域。这类读写器还 满足多种不同的防护必须，甚至有的还带防爆保护机制。 6.3 读写器的结构方式 2．发卡机 发卡机也叫做读卡器、发卡器等，主要用来对电子标签进行具 体内容的操作，包括设立档案、消费纠正、挂失、补卡或者信息纠 正等，经常与计算机放在一起。从本质上说，发卡机实际上就是小 型的射频读写器。 3．OEM模块 有些应用必须读写器的封装外壳， 同时RFID读写器也并非成为集成设备中 的一个单元，这样只应该标准读写器的 射频前端组件，而
