物聯網三層架構
RFID應用
RFID 概述
射頻識別，Radio Frequency Identification 無線射頻識別，一種通信技術，通過無線電信號識別特定目標並讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立 機械或 光學接觸
一套RFID硬件由 Reader 與 Transponder 組成。
工作原理：由Reader發射一特定頻率之無限電波給Transponder，驅動Transponder電路將 內部的ID code發送出去，Reader接收ID code。
Transponder 可免電池，免接觸，免刷卡，且芯片密碼爲世界唯一無法複製，安全性高，壽命長
RFID的工作原理
電子標籤：射頻標籤，應答器，數據載體；
閱讀器：讀出裝置，掃描器，通訊器，讀寫器（取決於電子標籤是否可以無線改寫數據）
電子標籤與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間耦合，在耦合通道中，根據時序關係，實現能量的傳遞，數據的交換
RFID中間件
中間件（middleware）解決分佈異構問題
中間件是位於平臺（硬件和操作系統）和應用之間的通用服務，這些服務具有標準的程序接口和協議
對不同的系統和硬件平臺，它有符合接口和協議規範的多種實現
RFID中間件的特點
獨立於架構（Insulation Infrastructure）
RFID中間件獨立介於RFID讀寫器與後端應用程序之間，並且能夠與多個RFID讀寫器以及多個後端應用程序連接，以減輕架構與維護的複雜性
數據流（Data Flow）
RFID目的在於將實體對象轉換爲信息環境下的虛擬對象，數據處理是RFID重要的功能
RFID中間件具有數據的蒐集，過濾，整合，傳遞等特性，以便將正確的對象信息轉到企業後端的應用程序
處理流（Process Flow）
RFID中間件採用程序邏輯及存儲再轉送（Store — and— Forward）功能來提供順序的信息流，具有數據流設計與管理的能力
RFID中間件的意義
RFID中間件是一種面向消息的中間件，消息（Information）是以消息（Message）的形式
面向消息的中間件包含功能：傳遞（Passing）消息，解譯數據，安全性，數據廣播，錯誤恢復，定位網絡資源，找出符合成本的路徑，消息與要求的優先次序以及延伸的除錯
RFID頻率分類
RFID的工作頻率有 低頻，高頻，超高頻，微波 ，不同的頻率的RFID產品有不同的特性
125KHz ~134KHz 低頻
13.56 MHz 高頻
860 MHz ~ 915 MHz 超高頻
2.4GHz ~ 5GHz 微波
RFID 低頻
工作在低頻的感應器的一般工作頻率從 120KHz ~ 134KHz ，TI 的工作頻率爲 134.2KHz 。該頻段的波長爲 2500m
除金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離
工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制
低頻產品有不同的封裝形式，好封裝就貴，壽命長
該頻率的磁場區域下降快，但能產生相對均勻的讀寫區域
相比其他頻段的RFID產品，該頻段數據傳輸速率比較慢
感應器比其他頻段的貴
RFID低頻的主要應用
畜牧業的管理系統
汽車防盜和無鑰匙開門系統的應用
馬拉松賽跑系統的應用
自動停車場收費和車輛管理系統
自動加油系統應用
酒店門鎖系統的應用
門禁和安全管理系統
RFID低頻符合的國際標準
ISO 11784 RFID 畜牧業的應用 - 編碼結構
ISO 11785 RFID 畜牧業得應用 技術理論
ISO 14223 - 1 RFID 畜牧業的應用 空氣接口
ISO 14223 - 2 RFID 畜牧業的應用 協議接口
ISO 18000 - 2 定義低頻的物理層，防衝撞和通訊協議
DIN 30745 主要是歐洲對垃圾管理應用定義的標準
RFID高頻
工作頻率爲13.56MHz，該頻率的波長大概爲22m
除金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數的材料，但往往會降低讀取距離，感應器需要離開金屬一段距離
感應器爲電子標籤形式
該系統具有防衝撞特性，可同時讀取多個電子標籤
RFID高頻主要應用
圖書管理系統的應用
酒店門鎖的管理和應用
醫藥物流系統的管理和應用
智能貨架的管理
RFID超高頻特性
RFID微波
RFID微波段的性能
它是一個全球性的頻段，開發產品具有全球通用性
它整體的頻寬勝於其他ISM頻段，提高整體數據傳輸速率，允許系統共存
2.4GHz無線電和無線的體積相對小，產品體積小
RFID微波2.4GHz 頻段 的主要應用
船舶管理系統
煤炭人員定位系統
動態車輛識別系統
微型膠囊內窺鏡系統
RFID 微波2.4GHz頻段的無線技術標準
ZigBee/IEEE 802.15.4 : Zigbee技術是一項興起的短距離無線通信技術，主要面向的應用領域是低頻速率無線個人局域網（LRWPAN）,經典特徵是近距離，低功耗，低成本，低傳輸速率，主要適用於自動控制以及遠程控制領域，目的是爲了滿足小型廉價設備的無線聯網和控制.
WIFI/IEEE 802.11b : WIFI即無線局域網，工作在2.4GHz頻段，用於學校，商業等辦公區域的無線連接技術，傳輸速率可達到 11 Mbit/s，工作距離 100m，採用直接序列擴頻（DDS）的方式。採用WIFI主要推動因素是數據吞吐量，WIFI一般用來將電腦與本地局域網相連或直接與互聯網相連。
RFID發展歷程
RFID直接繼承雷達的概念，並由此發展出一種AIDC新技術 ---- RFID技術
1948年，哈理，發表“利用反射功率的通訊”奠定射頻識別RFID的理論力量
電子標籤的概敘
1
ISO14443 - A 協議
ISO14443協議是 Contactless card standards（非接觸式IC卡標準）協議
第一 物理特性 第二 頻譜功率和信號接口 第三 初始化和防衝突算法 第四 通訊協議
引用標準
ISO/IEC 3309: 1993 信息技術—系統間的遠程通信和信息交換-高級數據鏈接控制（HDLC）規程-幀結構
ISO/IEC 7810：1995 識別卡 物理特性ISO/IEC 7816-3 識別卡 帶觸點的集成電路卡 第3部分 電信號和傳輸協議
ISO/IEC 7816-4：識別卡 帶觸點的集成電路卡 第4部分 行業間交換用命令
ISO/IEC 7816-5：識別卡 帶觸點的集成電路卡 第5部分：應用標識符的編號體系和註冊規格
IEC 61000-4-2 電磁兼容性（EMC）第4部分：測試和測量技術 第2節：抗靜電放電測試
ISO/IEC 10373-6 識別卡—測試方法
ISO/IEC 14443：1997 識別卡 - 非接觸式集成電路卡 - 接近式卡
14443術語
接近式卡 Proximity card (PICC)
接近式耦合設備 Proximity coupling device (PCD)
防衝突環 anticollision loop
比特衝突測試協議 bit collision detection protocl
衝突 collision
幀 frame
初始對話
PICC初始對話
PICC的初始對話PCD和PICC之間的初始對話通過下列連續操作
PCD 的 RF 工作場激活 PICC
PICC 靜等來自PCD的命令
PCD 傳輸命令
PICC 傳輸響應
這些
PCD應產生給能量的 RF 場 ，爲傳送功率，該RF場 與 PICC 進行耦合，爲了通信，該RF場應被調製
RF工作場頻率（fc）爲 13.56MHz +- 7kHz
REQA 和 WAKE-UP 幀
請求和喚醒幀用來初始化通信並按下次序組成
通信開始
7 個數據位開始
LSB 首先發送
標準REQA 的數據內容是 0x26，WAKE-UP 請求的數據內容是 0x52
通信結束，不加奇偶校驗位
標準幀 Standard frame
標準幀用於數據交換並按以下次序組成
通信開始
n * （8 個數據位 + 奇數奇偶校驗位），n >= 1
每個數據字節的LSB首先被髮送
每個數據字節後面跟隨一個奇數奇偶校驗位
通信結束
面向比特的防衝突幀
NVB
長度：1字節
較高4位叫 字節計數
較低4位叫 比特計數
命令
PCD用於管理與幾個PICC通信的命令是
REQA 0x26
WAKE-UP 0x52
ANTICOLLISION 0x93 0x97
SELECT
HALT 0x50
ANTICOLLISION命令和 SELECT命令
這些命令在防衝突環期間使用
ANTICOLLISION 和 SELECT命令由下列內容組成
選擇代碼SEL （1 字節）
有效位的數目NVB （1 字節）
根據NVB的值，UID CLn的 0 到 40 個數據位
SEL規定了串聯級別CLn
NVB規定了PCD所發送的CLn的有效位的數目
注 : 只要NVB沒有規定40個有效位，若 PICC保持在 READY 狀態中，該命令被爲ANTICOLLISION 命令
如果NVB規定 UID CLn 的 40個數據位（NVB = 70）則添加CRC_A , 該命令爲 SELECT 命令
HALT命令
HALT命令由四個字節組成並應使用標準幀來發送
PICC 在 HALT 幀 結束後 1ms 週期期間以任何調製表示響應
基於14443-A 的操作幀格式
請求卡 0x26
喚醒所有卡 0x52
防衝突 0x93 0x20 得到卡ID
選擇卡片 0x93 0x70 ID1,ID2,ID3,ID4 checksum ，CRC16
Coding of SEL
RC522
