读写器在射频识别系统中起着举足轻重的作用，读写器是负责读取或写入标签信息的设备。读写器可以是单独的整体，也可以作为部件的形式嵌入到其他系统中去。它可以单独具有读写、显示、数据处理等功能，也可以与计算机或其他系统进行联合，完成对射频标签的操作。

 

    读写器的频率决定了射频识别系统的工作频段，同时，读写器的功率直接影响了识别的

距离。

 

绝大多数射频识别系统是按电感耦合的原理工作的，读写器在数据管理系统的控制下发送出一定频率的射频信号，当电子标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，该信息被读写器读取并解码后送至管理系统(一般是电脑主机)进行有关处理，这一信息的收集处理过程是以无线方式进行的。

 
1  读写器的功能

 

读写器是射频识别系统的重要组成部分，一般用于对电子标签的存储信息完成读或写的操作，通过射频信号采集数据，并将采集到的数据传输到计算机中再进行处理。

 

    具体说来，读写器具有以下功能。

(1)读写器与电子标签的通信功能：在规定的技术条件下读写器可与电子标签进行通信。

 

(2)读写器与计算机的通信功能：读写器可以通过标准接口如RS-232等与计算机网络连接，并提供下列信息以实现多个读写器在系统网络中的运行：本读写器的识别码，本读写器读出电子标签信息的日期和时间，本读写器读出的电子标签的信息。

 

(3)读写器能在读写区内查询多个标签，并能正确区分各个标签。

 

(4)读写器可以对固定对象和移动对象进行识别。

 

(5)读写器能够提示读写过程中发生了错误，并显示错误的相关信息。

 

(6)对于有源标签，读写器能够读出有源标签的电池信息，如电池的总电量、剩余电量等。

 

读写器和电子标签的所有行为都由应用软件来控制完成。在系统结构中，应用软件作为主动方对读写器发出各种指令，而读写器则作为从动方对应用软件的各种指令做出响应。读写器接收到应用软件的指令以后，根据指令的不同，对电子标签做出不同的动作，与之建立通信关系。电子标签接收到读写器的指令，对指令进行响应。在这个过程中，读写器变成了主动方，而电子标签则是从动方。

 

在射频识别系统的工作程序中，读写器的基本任务是通过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，如通信的建立、防止碰撞和身份验证等都是由读写器完成处理的。

 
2  读写器的基本组成

 

读写器可将主机的读写命令传到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，将电子标签返回的数据解密后送到主机。读写器将要发送的信号，经编码后加载在特定频率的载波信号上经天线向外发送，进入读写器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，然后标签内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读取命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码后通过标签内的天线发送给读写器，读写器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至计算机处理；若是修改信息的写入命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，对标签中的内容进行改写。

 

   2.1  读写器的结构

 

 

    (1)天线

 

天线是发射和接收射频载波信号的设备。在确定的工作频率和带宽条件下，天线发射由射频模块产生的射频载波，并接收从标签发射或反射回来的射频载波。

 

(2)射频模块

 

射频模块由射频振荡器、射频处理器、射频接收器以及前置放大器组成。射频模块可发射和接收射频载波。射频载波信号由射频振荡器产生并被射频处理器放大，该载波通过天线发射。射频模块将天线接收的从射频识别标签发射／反射回来的载波解调后传给读写模块。  

 

(3)读写模块：一般由放大器、解码及纠错电路、微处理器、时钟电路、标准接口以及电源组成，它可以接收射频模块传输的信号，解码后获得标签内信息，或将要写入标签的信息编码后传递给射频模块，完成写标签操作。还可以通过标准接口将标签内容和其他的信息传给计算机。

 

    2.2  基本功能

 

读写器一般由两部分组成：软件部分和硬件部分。

 

    2.2.1  软件部分

 

这些软件都是生产厂家在产品出厂时固化在读写器模块中的软件，负责对读写器接收到的指令进行响应和对电子标签发出相应的动作指令。软件部分一般包括以下软件。

 

控制软件：负责系统的控制和通信，控制天线发射的开、关，控制读写器的工作模式，完成与主机之间的数据传输和命令交换等功能。

 

导入软件：主要负责系统启动时导入相应的程序到指定的存储空间，然后执行导入程序。

 

解码器(软件)：负责将指令系统翻译成机器可以识别的命令，从而控制发送的信息，或者将收到的电磁波模拟信号解码成数字信号，进行数据解码、反碰撞处理等。

 

    2.2.2  硬件部分

 

从硬件上来说，读写器由两个基本的功能块组成：控制系统和由发送器及接收器组成的高频接口。另外，读写器还需要发射电磁能量的天线。

 

控制系统通常采用ASIC组件和微处理器来实现其功能。在多数情况下，控制系统以微处理器作为其核心部件，对ASIC的访问通过面向寄存器的微处理器总线来完成。

 

读写器控制系统主要实现以下功能：与应用软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与电子标签的通信过程；信号的编码与解码。在一些复杂的系统中，控制单元还要执行反碰撞算法，同时对电子标签与读写器之间要传送的数据进行加密和解密，并且进行电子标签和读写器之间的身份验证。

 

控制系统和应用软件之间的数据交换主要通过读写器的接口来完成。接口可以采用RS-232或RS-485串口，也可以采用RJ45以太网口，或者采用WLAN接口。

 

读写器高频接口也被称为射频模块，其主要功能为：产生高频的发射功率，为启动电子标签提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传送给电子标签；接收并解调来自电子标签的高频信号。

 

在高频接口中有两个分割开的信号通道，分别用于来往于电子标签的两个方向的数据流。传送到电子标签的数据通过发送分支通道，而来自于电子标签的数据则通过接收器分支通道来接收。

 

高频接口和控制器之间的接口将高频接口的状态以二进制的形式表示出来，1表示有高频信号，0表示没有高频信号。

 
3  读写器的工作方式

 

读写器主要有两种工作方式，一种是RTF(Reader Talks First，读写器先发言)，另一种是TTF  (Tag Talks First，标签先发言)，这是读写器的防冲突协议方式。

 

    在一般状态下，电子标签处于“等待”或称为“休眠”的工作状态，当电子标签进入读写器的作用范围时，检测到一定特征的射频信号，便从“休眠”状态转到“接收”状态，接收读写器发出的命令后，进行相应的处理，并将结果返回读写器。这类只有接收到读写器特

殊命令才发送数据的电子标签被称为RTF方式；与此相反，进入读写器的能量场即主动发送自身序列号的电子标签被称为TTF方式。TTF和RTF协议相比，TTF方式的射频标签具有识别速度快等特点，适用于需要高速应用的场合；另外，它在噪声环境中更稳健，在处理标签数量动态变化的场合也更为实用。因此，更适于工业环境的跟踪和追踪应用。

 
4  读写器的指令

 

 

根据使用用途，各种读写器在结构上及制造形式上也是千差万别的。大致可以将读写器划分为以下几类：固定式读写器、OEM读写器、工业读写器、便携式读写器以及大量特殊结构的读写器。

 

5.1  固定式读写器

 

 

供电电压：12V直流、220V交流、110V交流；

 

天线：分离式天线或双天线，集成天线；

 

天线连接：BNC、SMA高频接口，螺丝旋接端子连接或焊点连接；

 

通信接口：RS-232、RS-485、以太网口等；

 

数据接口：三针圆形(交流)或同心插口(直流)等；

 

通信协议：X-on／X-off,、3964、ASCII、IP-x等；  

 

工作温度：-30°C～+70°C；

 

存储温度：-55℃～+85℃：

 

环境湿度：5％～95％。

 

5.2 OEM读写器

 

为了将读写器集成到用户自己的数据操作终端、BDE终端、出入控制系统、收款系统及自动装置等，需要采用OEM读写器。OEM读写器是装在一个屏蔽的白铁皮外壳中向用户供货的，或者也可以是以无外壳的插件板的方式供货。电子连接的形式大致有焊接端子、插接端子或螺丝旋接端子等。OEM读写器典型的技术指标如下。

 

供电电压：12V；

 

天线：外部天线；

 

天线连接：BNC插孔，螺丝旋接端子连接或焊点连接；

 

通信接口：RS-232、RS-485：

 

通信协议：X-on／X-off、 3964、ASCII：

 

环境温度：0°C～50°C。

 

    5.3  工业读写器

 

对于在安装或生产设备中的应用，需要采用工业读写器。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、自动化生产等领域。此外，这类读写器还满足多种不同的防护需要，现在即使是带有防爆保护的读写器也能买到。工业读写器典型的技术指标如下：

 

供电电压：24V；

 

天线：外部天线；

 

天线连接：BNC插孔或螺丝旋接端子连接；

 

通信接口：RS-232、RS-485；

 

通信协议：3964、InterBus-S、Profibus等；

 

环境温度：-25℃～80℃。

 

5.4 便携式读写器

 

便携式读写器是适合于用户手持使用的一类射频电子标签读写设备，其工作原理与其他形式的读写器完全一样。便携式读写器主要用于动物识别，主要作为检查设备、付款往来的设备、服务及测试工作中的辅助设备及用于设备启用式的辅助设备。便携式读写器一般带有LCD显示屏，并且带有键盘面板以便于操作或输入数据。通常可以选用RS-232接口来实现便携式读写器与PC机之间的数据交换。但是，便携式读写器可能会对系统本身的数据存储量有一定要求。   

 

便携式读写器一般由RFID读写器模块、天线和掌上电脑集成，并且采用可充电的电池来进行供电，其操作系统可采用WinCE或其他操作系统。并且根据使用环境的不同，可以具有其他一些特征，如防水、防尘等。

 

除了在实验室内用于系统评估工作的最简单的便携式读写器以外，还有用于恶劣环境中的特别耐用并且带有防水保护的便携式读写器。

 

便携式读写器典型的技术指标如下：

 

供电电压：6V或9V；

 

输出功率：小于500mW；

 

数据存储：32MB闪存；32MB内存；

 

天线：内置天线：

 

通信接口：可选RS-232、802.11等；

 

保护种类及检测：IP54；

 

输入／输出元件：LCD显示屏，键盘；

 

环境温度：-20℃～50℃；

 

存储温度：-55℃～+85℃；

 

 

发卡机也称读卡器、发卡器、发卡管理机等，主要用来对电子标签进行具体内容的操作，包括建立档案、消费纠正、挂失、补卡、信息修正等，经常与计算机放在一起。从本质上说，发卡机实际上是小型的射频读写器。发卡机经常与发卡管理软件联合起来使用。

 

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