智能标签的特点及其在射频识别系统中的设计与实现
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摘 要:传统的条码技术在信息管理中已经不能适应当前的生产与生活需求,随着电子技术的发展,智能标签已经进入了人们的生活中,从各种磁卡的使用到物流标签都可以看到智能标签系统的应用,本文从其特征出发,介绍了其系统的硬件、软件的构成与功能实现,说明其具有传统标签不可比拟的优势,将成为物流、管理等领域的新热点。
关键词:智能标签; RFID;系统组成;通信设计
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0041-01
一、智能标签的基本特征
(一)智能标签的含义
支持智能化标签的是RFID技术,是一种非接触的识别技术,主要是利用阅读器和射频信号识别来完成对数据的采集,这个过程无需人工干预。随着RFID技术的发展,其促进了智能化标签的产生与发展。所谓智能化标签就是RFID的一个应用形式,即射频识别标签,标签可以制成自私性的标签卷供应,形式轻薄灵活,方便使用,且智能标签内可以储存信息一共识别。
(二)智能标签的特征
和以往的条码相比较,智能标签的优势更加明显,其特征如下:可以存储信息,其容量随着材料技术发展正逐步增加;数据可读写,智能标签利用读取器可以实现非接触读取,并可以将信息集中起来完成处理,以此可以读取多个标签,也可将信息写入到标签中;形式灵活,RFID在读取信息的时候不受形状与尺寸的影响,因此智能标签就可以采用更加灵活的形式,小型化、多样化是其突出的特征;应用范围广泛,传统的标签在环境改变的时候会受到污染,容易导致信息丢失,而智能标签对水、油、有机溶剂等其他污染有较好的抵抗能力,因为其材质可以针对性选择,且在黑暗中也可完成对数据信息读取;标签可以重复利用,RFID支持的智能标签保存的是电子数据,可以反复读取、写入,所以标签可以回收并在此投入使用。尤其是被动式的标签可以省去保养的过程,更加的便利;标签具有穿透性,在实际应用中如果标签被纸张、布料等包装材料包裹的时候,只要是非金属物质,其数据信息仍然可以被扫描读取,不受影响;阅读的距离远速度快,RFID技术的发展使其可以同时读取多个标签的信息,且速度快,只需要将智能标签防止在扫描范围内就可完成读取,同时智能标签可以通过加密进行保护。
二、智能标签系统的结构与工作原理分析
智能标签的基本结构有三个模块构成,智能标签:标签中设置有芯片,其中的线圈作为通信电路,主要完成标签与射频天线之间的通信;射频天线,同主机相连接,用于完成智能标签与阅读器之间的射频信号传递;读取器,通常与主机相连接,主要是读取标签内存储的数据信息。
工作原理上看,指标标签的工作是数据的载体,实际上就是RFID系统中的一个应答器装置。在读取中,标签受到读取器产生并发射的无线射频信号的激发,而内部产生感应电流,芯片被激活;芯片就可将包含的数据通过标签的内置天线向读取器进行发生;RFID系统的射频天线接收这个信号并经过天线传送到阅读器中,阅读器对其进行解码和调制即可获得标签中所存储的信息。
(一)硬件设计
系统的核心是读写装置,系统可以分为以下几个部分:主控部分、I/O通信部分、存储其部分、智能标签通信部分。读写器的主控部分是利用一个芯片系统,复杂对读写器的各个部分进行控制;I/O通信部分则是控制读写器与外部计算机的信息交互,文本设计的读写器中利用串行接口与外部计算机相连,处理指令,并将读写器的相应指令传回计算机;在读写器完成与智能标签的通信时,要按照传输数据的需求来进行解码,因此在这部分的硬件设计中必须考虑从CPU接收指令后必须按照约定的协议进行编码,并将编码后的信号进行调制然后利用天线传输,同时等待智能标签的反馈信号,接收到反馈信号后将其进行解码,传回到CPU中,通常选择读写器射频天线的发射频率为固定频段。在设计中还应根据实际的应用情况选择相应的读写距离,通过增加天线功率的方式可以获得更远的通信距离,保证智能标签被有效的读取。最后在读写器设计时还应设置存储器,以此暂存智能标签的读取数据。
(二)系统的软件功能设计
从系统的软件层面上看,其主要应满足以下几个功能模块的功能实现,主控功能、通信功能管理、存储功能、I/O功能,以此处理与中断功能等。主控功能就是可以完成对各部分的程序调度。系统在运行的时候通过I/O中断从外部读入主机的指令,在得到请求后将交由对应的模块完成处理,如写入标签、读取标签等等,在处理完成后中断的指令将响应信息反馈给主机。在系统运行中为了防止通信的误报、操作超时等情况,当出现某个错误要被处理的时候,系统将产生中断,中断处理程序会及时的检测错误的信息,并交由相应的异常处理程序完成处理,从而保证系统的正常运行。
(三)通信协议的设计
通信是智能标签实现功能的重要方式,为了方便处理数据,读写器工作的时候数据流可以表示为三层结构。在最低层是数据传输层,是读写器与外部主机完成通信传输的数据帧,这是外部主机箱其发出的命令请求。系统在接收到数据帧后,就会校验其完整性,然后才从传输层数据帧中分离出指令层数据,根据指令的类型完成下一步的操作,如发送指令给标签、访问内部数据等等。指令层数据与提供外部编程接口的数据应保持一致,用户按照协议提供的任务层数据,就可完成与读写器的交互。协议层主要是完成智能标签数据交互的相关数据,这层数据包括了:标志域、指令域、参数域、数据域、循环校验等,各个不同的域利用整字节序列构成。
四、结束语
随着科技的发展,智能标签在生活中出现的频率越来越高,其极大的提高了人们对物流管理的效率,尤其是随着技术发展可印刷的智能化标签将进入人们的生活,这可以改变传统标签的局限性,使得其最终代替传统的条码识别系统,进入到物流、管理中。
参考文献:
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