特高射頻識別技術及套用

特高射頻識別技術及套用

《特高射頻識別技術及套用》是2010年7月1日國防工業出版社出版的圖書,作者是李全聖、劉忠立、吳里江。

基本介紹

  • 書名:特高射頻識別技術及套用
  • 作者:李全聖、劉忠立、吳里江
  • ISBN:9787118068047
  • 類別:圖書 > 科技 > 電子與通信
  • 頁數:372
  • 定價:56.00元
  • 出版社:國防工業出版社
  • 出版時間:2010年7月1日
  • 裝幀:精裝
  • 開本:32開
內容簡介,前言,目錄,

內容簡介

本書詳細介紹了特高射頻識別(UHF-RFID)系統的構成、發展趨勢、設計技術基礎和技術標準。
《特高射頻識別技術及套用》在介紹UHF-RFID標籤晶片、讀寫器晶片、標籤和標籤讀寫器設計技術的基礎上,結合UHF-RFID套用系統設計技術,給出了多個套用實例的設計方案。最後,《特高射頻識別技術及套用》介紹了UHF-RFID項目的立項、論證、實施管控、項目監理、質量管理、驗收及推廣套用等。
特高射頻識別技術及套用
通過《特高射頻識別技術及套用》,讀者可以比較全面地了解UHF-RFID所涉及的關鍵技術,並可以結合實際進行套用方案的設計。《特高射頻識別技術及套用》適合於從事RFID及關鍵技術研發的科技人員閱讀,也可供相關專業的教師、本科生及研究生作為教學參考書。

前言

50年前積體電路的發明和飛速發展,為社會經濟結構和人民的生活方式帶來巨大的變革。器件的特徵尺寸已從20世紀70年代的10um發展到32nm,集成度從幾十個電晶體發展到幾億隻,微處理器的時鐘頻率從幾兆赫到幾千兆赫,存儲器的成本下降了7個數量級。過去認為難以做到的事,已成為現實。集成化和數位化結合導致信息技術發生了根本的改變,微電子、計算機、通信、網路、家電等先進技術形成了龐大的信息產業。積體電路的套用已廣泛滲透到社會生活的各個領域,其功能也日益複雜。近年來,伴隨微電子技術的發展,射頻識別(RFID)技術得到快速普及和推廣,成為信息領域的一個重要分支。

目錄

第1 章 UHF-RFID 系統概述………………………………… 1
1.1 RFID 的基本概念……………………………………… 1
1.1.1 什麼是RFID …………………………………… 1
1.1.2 RFID 的發展…………………………………… 2
1.1.3 電子標籤與條形碼……………………………… 3
1.1.4 RFID 的關鍵技術……………………………… 4
1.2 RFID 系統構成………………………………………… 6
1.2.1 RFID 系統構成及工作原理…………………… 6
1.2.2 電子標籤……………………………………… 7
1.2.3 標籤讀寫器…………………………………… 8
1.2.4 標籤識別系統………………………………… 10
1.3 RFID 的頻率選擇…………………………………… 12
1.3.1 無線電頻率管理……………………………… 12
1.3.2 無線電頻率劃分……………………………… 13
1.3.3 RFID 技術頻率規劃…………………………… 14
1.3.4 800MHz/900MHz 頻段技術套用規定………… 15
1.3.5 部分國家和地區UHF 頻段套用頻率………… 17
1.4 RFID 產業鏈………………………………………… 17
1.4.1 電子標籤生產過程…………………………… 17
1.4.2 標籤晶片設計製造…………………………… 18
1.4.3 標籤天線的製造……………………………… 19
1.4.4 標籤的製造…………………………………… 19
1.4.5 標籤讀寫機具………………………………… 21
1.5 RFID 套用領域……………………………………… 22
1.5.1 公共安全……………………………………… 22
1.5.2 生產管理與控制……………………………… 22
1.5.3 現代物流與供應鏈管理……………………… 22
1.5.4 口岸進出口貨物管理………………………… 22
1.5.5 交通管理……………………………………… 23
1.5.6 軍事套用……………………………………… 23
1.5.7 重大工程與活動……………………………… 23
1.6 電子標籤發展展望…………………………………… 23
1.6.1 微電子技術是電子標籤發展的關鍵………… 23
1.6.2 微電子技術發展路線圖……………………… 24
1.6.3 微電子對電子標籤的影響…………………… 26
1.7 本章小結……………………………………………… 27
第2 章 UHF-RFID 設計技術基礎…………………………… 29
2.1 數字通信基礎………………………………………… 29
2.1.1 數字通信模型………………………………… 29
2.1.2 數字通信的特點和主要性能指標…………… 30
2.1.3 RFID 通信方式………………………………… 32
2.2 信道編碼……………………………………………… 33
2.2.1 碼型的選擇…………………………………… 33
2.2.2 常用碼型……………………………………… 33
2.3 數字調製與解調電路………………………………… 36
2.3.1 幅移鍵控(ASK) ……………………………… 37
2.3.2 頻移鍵控(FSK) ……………………………… 39
2.3.3 相移鍵控(PSK) ……………………………… 41
2.4 數據加密……………………………………………… 43
2.4.1 DES 加密算法………………………………… 43
2.4.2 相互對稱鑑別………………………………… 49
2.4.3 利用導出密鑰的鑑別………………………… 50
2.5 數據校驗……………………………………………… 50
2.5.1 奇偶校驗……………………………………… 51
2.5.2 縱向冗餘校驗………………………………… 51
2.5.3 循環冗餘碼校驗……………………………… 52
2.6 數據存儲器…………………………………………… 54
2.6.1 ROM …………………………………………… 54
2.6.2 EEPROM ……………………………………… 55
2.6.3 快閃記憶體…………………………………… 57
2.6.4 隨機存儲器RAM ……………………………… 59
2.6.5 幾種存儲器的比較…………………………… 61
2.7 防碰撞處理…………………………………………… 61
2.7.1 碰撞的基本概念……………………………… 61
2.7.2 時隙ALOHA 法……………………………… 64
2.7.3 二進制搜尋法………………………………… 65
2.7.4 類型A 推薦算法……………………………… 67
2.8 本章小結……………………………………………… 69
第3 章 UHF-RFID 技術標準………………………………… 70
3.1 概述…………………………………………………… 70
3.1.1 技術標準的屬性……………………………… 70
3.1.2 RFID 標準分類………………………………… 71
3.1.3 UHF-RFID 技術標準的功能特點……………… 73
3.2 LF/ HF-RFID 技術標準簡介………………………… 74
3.2.1 常用LF/ HF-RFID 標準類型………………… 74
3.2.2 ISO 10536———緊耦合非接觸IC 卡…………… 74
3.2.3 ISO 14443———近耦合非接觸IC 卡…………… 74
3.2.4 ISO 15693———疏耦合IC 卡…………………… 76
3.3 術語、符號和縮寫詞………………………………… 77
3.3.1 術語定義……………………………………… 77
3.3.2 符號…………………………………………… 79
3.3.3 縮寫詞………………………………………… 80
3.4 讀寫器上下電和跳頻特性…………………………… 82
3.4.1 讀寫器上電和下電波形……………………… 82
3.4.2 載波跳頻上升和下降時間…………………… 83
3.5 通信模型……………………………………………… 84
3.5.1 讀寫器與標籤通信架構……………………… 84
3.5.2 標籤向讀寫器傳送數據……………………… 86
3.5.3 讀寫器向標籤傳送數據……………………… 89
3.6 標籤數據格式………………………………………… 93
3.6.1 唯一識別符(UID) …………………………… 93
3.6.2 局部識別符(SUID) …………………………… 94
3.6.3 套用識別符…………………………………… 94
3.6.4 數據存儲格式識別符(DSFID) ……………… 95
3.6.5 類型A 和類型B 標籤存儲器………………… 95
3.6.6 類型C 標籤存儲器…………………………… 96
3.7 數據傳輸協定………………………………………… 98
3.7.1 概述…………………………………………… 98
3.7.2 命令格式……………………………………… 99
3.7.3 命令類型…………………………………… 100
3.7.4 標籤回答格式………………………………… 102
3.8 防碰撞機制………………………………………… 104
3.8.1 防碰撞機制基礎……………………………… 104
3.8.2 防碰撞機制一般描述………………………… 104
3.8.3 標籤簽名…………………………………… 106
3.8.4 標籤狀態及狀態轉換………………………… 106
3.8.5 標籤狀態保持時間…………………………… 107
3.8.6 正反向連結轉換時間………………………… 107
3.8.7 確認時間視窗………………………………… 108
3.9 本章小結…………………………………………… 110
第4 章 標籤IC 的設計製造………………………………… 111
4.1 積體電路簡介……………………………………… 111
4.1.1 積體電路的發展概況………………………… 111
4.1.2 積體電路類型………………………………… 112
4.1.3 積體電路製造流程…………………………… 114
4.1.4 電路設計…………………………………… 114
4.1.5 版圖設計…………………………………… 115
4.1.6 掩模版製造………………………………… 116
4.1.7 工藝製造…………………………………… 117
4.1.8 積體電路測試………………………………… 120
4.1.9 積體電路封裝………………………………… 122
4.2 設計輸入文檔……………………………………… 122
4.2.1 確定企業需求………………………………… 123
4.2.2 形成初步技術指標文檔……………………… 124
4.2.3 標籤IC 設計的依託條件…………………… 127
4.3 設計方案…………………………………………… 130
4.3.1 標籤IC 的基本構成………………………… 130
4.3.2 技術功能指標………………………………… 131
4.3.3 操作命令設定………………………………… 132
4.3.4 電路方案…………………………………… 133
4.3.5 工藝方案…………………………………… 136
4.3.6 測試方案…………………………………… 137
4.3.7 設計流程…………………………………… 139
4.3.8 模組化設計………………………………… 140
4.3.9 EDA 工具…………………………………… 140
4.4 IC 晶片製造與測試………………………………… 142
4.4.1 MPW 投片…………………………………… 142
4.4.2 工程投片…………………………………… 143
4.4.3 測試與初始化………………………………… 145
4.5 幾種標籤IC 晶片簡介……………………………… 145
4.5.1 XRA00 ……………………………………… 145
4.5.2 ATA5590 …………………………………… 149
4.6 本章小結…………………………………………… 150
第5 章 電子標籤的設計製造………………………………… 151
5.1 電子標籤的構成與類型…………………………… 151
5.1.1 電子標籤的構成……………………………… 151
5.1.2 電子標籤的類型……………………………… 152
5.2 標籤的技術指標…………………………………… 153
5.2.1 標籤的外形指標……………………………… 153
5.2.2 標籤的技術功能指標………………………… 154
5.3 標籤天線…………………………………………… 156
5.3.1 天線的形狀………………………………… 156
5.3.2 天線的等效電路……………………………… 158
5.3.3 天線的性能………………………………… 159
5.3.4 天線的製造………………………………… 160
5.4 標籤的製造………………………………………… 161
5.4.1 標籤製造的工藝過程………………………… 161
5.4.2 關鍵工藝技術………………………………… 163
5.5 標籤的測試………………………………………… 166
5.5.1 標籤測試的原則……………………………… 167
5.5.2 標籤產品測試………………………………… 168
5.5.3 標籤性能測試………………………………… 169
5.5.4 套用測試…………………………………… 172
5.6 標籤初始化………………………………………… 175
5.6.1 標籤初始化的定義和類型…………………… 175
5.6.2 標籤初始化條件……………………………… 175
5.6.3 EEPROM 的初始化結構……………………… 176
5.7 本章小結…………………………………………… 177
第6 章 標籤讀寫器的設計…………………………………… 178
6.1 讀寫器概述………………………………………… 178
6.1.1 讀寫器基本構成……………………………… 178
6.1.2 讀寫器工作原理……………………………… 179
6.1.3 讀寫器技術功能指標………………………… 181
6.1.4 讀寫器類型………………………………… 184
6.2 讀寫器射頻模組…………………………………… 188
6.2.1 射頻模組的構成……………………………… 188
6.2.2 射頻模組的技術功能指標…………………… 191
6.3 讀寫器天線………………………………………… 193
6.3.1 天線基本特性………………………………… 193
6.3.2 線圈天線…………………………………… 195
6.3.3 偶極子天線………………………………… 196
6.3.4 片狀天線…………………………………… 197
6.4 讀寫器控制器……………………………………… 198
6.4.1 控制器硬體………………………………… 198
6.4.2 控制器軟體………………………………… 201
6.4.3 控制軟體安裝………………………………… 207
6.5 讀寫器開發工具…………………………………… 209
6.5.1 概述………………………………………… 209
6.5.2 單片機開發系統的基本構成………………… 210
6.5.3 仿真器的基本功能…………………………… 210
6.5.4 SkyeModuleTM M9 開發工具………………… 211
6.6 讀寫器SOC 設計…………………………………… 212
6.6.1 SOC 定義…………………………………… 212
6.6.2 讀寫器SOC 設計的可行性…………………… 212
6.6.3 SOC 設計的特點……………………………… 214
6.6.4 IP 模組……………………………………… 217
6.6.5 HDL 設計語言……………………………… 221
6.6.6 仿真驗證…………………………………… 222
6.6.7 標籤讀寫器SOC …………………………… 223
6.7 本章小結…………………………………………… 228
第7 章 UHF-RFID 套用系統設計………………………… 229
7.1 RFID 系統基本構成………………………………… 229
7.1.1 系統基本構成………………………………… 229
7.1.2 用戶的基本需求……………………………… 230
7.1.3 系統主要技術功能指標……………………… 232
7.2 系統構成模型……………………………………… 235
7.2.1 獨立系統模型………………………………… 235
7.2.2 網路系統模型………………………………… 237
7.2.3 PSI 系統模型………………………………… 238
7.3 系統接口…………………………………………… 238
7.3.1 RS232C ……………………………………… 239
7.3.2 RS422 和RS485 ……………………………… 242
7.3.3 USB2.0 ……………………………………… 244
7.3.4 RJ45 ………………………………………… 245
7.3.5 RFID 中間件(軟體接口) …………………… 247
7.4 套用軟體…………………………………………… 249
7.4.1 套用軟體的基礎平台………………………… 249
7.4.2 需求分析…………………………………… 250
7.4.3 結構設計…………………………………… 252
7.4.4 資料庫設計………………………………… 254
7.4.5 程式設計…………………………………… 256
7.4.6 軟體測試…………………………………… 258
7.5 RFID 系統設計……………………………………… 262
7.5.1 基本概念…………………………………… 262
7.5.2 確定企業需求………………………………… 265
7.5.3 信息業務模型………………………………… 266
7.5.4 體系結構…………………………………… 269
7.5.5 性能分析與設計考慮………………………… 270
7.6 系統集成與評估…………………………………… 271
7.6.1 RFID 系統集成商…………………………… 271
7.6.2 RFID 系統集成產品………………………… 273
7.7 本章小結…………………………………………… 274
第8 章 UHF-RFID 套用示例……………………………… 275
8.1 UHF-RFID 軍械庫管理系統……………………… 275
8.1.1 項目的可行性………………………………… 275
8.1.2 系統構成…………………………………… 276
8.1.3 系統功能設計………………………………… 278
8.1.4 軍械品出入庫流程…………………………… 278
8.1.5 系統主要功能模組…………………………… 279
8.2 UHF-RFID 圖書銷售管理系統…………………… 281
8.2.1 使用環境與功能需求………………………… 282
8.2.2 系統硬體平台………………………………… 282
8.2.3 圖書標籤發行管理…………………………… 286
8.2.4 書店圖書管理軟體…………………………… 288
8.2.5 圖書館套用系統設計大綱…………………… 290
8.3 UHF-RFID 服裝行業智慧型管理系統……………… 294
8.3.1 需求分析…………………………………… 294
8.3.2 系統結構設計………………………………… 295
8.3.3 數據處理流程………………………………… 297
8.3.4 數據結構設計………………………………… 299
8.3.5 服裝標籤發行管理軟體……………………… 302
8.3.6 庫房數據處理軟體…………………………… 304
8.3.7 店鋪數據處理軟體…………………………… 306
8.4 UHF-RFID 機車/車輛管理自動化………………… 308
8.4.1 機車/車輛自動識別的意義………………… 308
8.4.2 使用UHF-RFID 標籤的可行性……………… 308
8.4.3 機車/車輛信息採集方案…………………… 309
8.4.4 方案說明…………………………………… 311
8.5 RFID 在軍事物流中的套用………………………… 312
8.5.1 軍事物流的概念……………………………… 312
8.5.2 現代軍事物流的特點………………………… 313
8.5.3 美軍使用的RFID 系統……………………… 314
8.5.4 美軍RFID 套用的技術特點………………… 316
8.5.5 美軍RFID 技術的發展趨勢………………… 318
8.5.6 我國RFID 軍事套用技術研究……………… 319
8.5.7 RFID 在軍事物流中的套用展望…………… 321
8.6 本章小結…………………………………………… 323
第9 章 UHF-RFID 項目的實施技術……………………… 324
9.1 項目研發程式……………………………………… 324
9.1.1 項目研發路線圖……………………………… 324
9.1.2 立項流程…………………………………… 325
9.1.3 項目實施…………………………………… 326
9.1.4 項目驗收…………………………………… 328
9.2 項目建議書和可行性研究報告…………………… 330
9.2.1 項目建議書………………………………… 330
9.2.2 可行性研究報告……………………………… 332
9.3 項目的管控………………………………………… 335
9.3.1 項目管控的概念……………………………… 335
9.3.2 項目管控的基本架構………………………… 336
9.3.3 項目審計…………………………………… 337
9.3.4 項目監理…………………………………… 337
9.3.5 項目實施過程管理…………………………… 338
9.3.6 項目驗收管理………………………………… 340
9.3.7 項目信譽評估………………………………… 340
9.4 科技項目監理……………………………………… 342
9.4.1 科技項目監理是創新機制…………………… 342
9.4.2 監理的主導思想……………………………… 344
9.4.3 監理依據和監理介入………………………… 345
9.4.4 監理流程…………………………………… 346
9.4.5 質量目標監理………………………………… 348
9.4.6 監理報告…………………………………… 351
9.4.7 監理組織…………………………………… 352
9.5 質量管理體系……………………………………… 356
9.5.1 質量管理體系簡介…………………………… 356
9.5.2 質量手冊…………………………………… 357
9.5.3 管理職責…………………………………… 358
9.5.4 質量管理程式檔案…………………………… 361
9.5.5 質量管理體系評審與持續改進……………… 362
9.6 質量問題歸零……………………………………… 363
9.6.1 質量問題歸零概念…………………………… 363
9.6.2 質量問題歸零處理…………………………… 365
9.6.3 質量問題歸零管理…………………………… 367
9.7 本章小結…………………………………………… 367
參考文獻………………………………………………………… 368

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