RFID开发技术及实践

理 论 篇

第1章 射频识别技术 2

1.1 射频识别技术简介 2

1.1.1 射频识别技术的发展历史 3

1.1.2 射频识别技术的特征 3

1.2 RFID技术原理 4

1.2.1 RFID系统组成 4

1.2.2 射频识别基本原理 7

1.2.3 RFID编码与调制 10

1.2.4 数据校验与防碰撞 13

1.3 RFID标准 15

1.3.1 RFID标准概述 15

1.3.2 ISO/IEC 10536标准 16

1.3.3 ISO/IEC 14443标准 16

1.3.4 ISO/IEC 15693标准 16

1.3.5 ISO/IEC 18000标准 16

1.4 RFID与物联网 17

1.4.1 EPC系统 17

1.4.2 EPC与物联网 18

习题 19

第2章 RFID协议体系 20

2.1 ISO/IEC 14443标准 21

2.1.1 ISO/IEC 14443-1 21

2.1.2 ISO/IEC 14443-2 21

2.1.3 ISO/IEC 14443-3 22

2.1.4 ISO/IEC 14443-4 26

2.2 ISO/IEC 18000-6标准 29

2.2.1 EPC C1 G2标准 30

2.2.2 存储器结构 31

2.2.3 命令集 33

习题 33

第3章 RFID阅读器开发基础 35

3.1 阅读器电路组成 36

3.1.1 MCU及外围电路 36

3.1.2 收发通道 36

3.1.3 天线 37

3.2 AVR单片机概述 37

3.2.1 AVR主要功能特性 37

3.2.2 ATmega16A 38

3.3 AVR时钟与熔丝位 40

3.3.1 AVR系统时钟 40

3.3.2 AVR熔丝位 41

3.4 AVR通用I/O口 42

3.4.1 通用I/O口结构 43

3.4.2 通用I/O寄存器 43

3.4.3 通用I/O程序设计 44

3.4.4 I/O端口第二功能 46

3.5 AVR中断 47

3.5.1 中断向量 47

3.5.2 中断控制 48

3.5.3 外部中断 49

3.5.4 中断程序设计 51

3.6 AVR定时器 53

3.6.1 定时器概述 53

3.6.2 定时器工作模式 55

3.6.3 定时器寄存器 56

3.6.4 定时器程序设计 59

3.7 AVR USART 61

3.7.1 USART结构 61

3.7.2 USART寄存器 62

3.7.3 USART程序设计 66

3.8 AVR SPI 69

3.8.1 SPI结构 70

3.8.2 SPI工作模式 71

3.8.3 SPI寄存器 71

3.8.4 SPI配置 73

习题 74

第4章 低频RFID阅读器设计 75

4.1 低频ID卡 75

4.1.1 常见低频ID卡 76

4.1.2 EM4100 76

4.1.3 EM4100解码 76

4.2 EM4095 77

4.2.1 功能概述 77

4.2.2 原理图 78

4.2.3 与MCU接口 80

4.3 低频RFID阅读器程序设计 81

4.3.1 初始化程序 82

4.3.2 驱动程序 83

4.3.3 主程序 85

习题 87

第5章 高频RFID阅读器设计 88

5.1 Mifare卡 89

5.1.1 Mifare卡的特点 89

5.1.2 Mifare1 S50卡 89

5.1.3 Mifare1卡存储器组织 91

5.1.4 Mifare卡读写 94

5.2 MF RC522 96

5.2.1 概述 96

5.2.2 原理图 97

5.2.3 与MCU接口 98

5.3 RC522基本操作 101

5.3.1 RC522寄存器 101

5.3.2 FIFO缓冲区操作 103

5.3.3 RC522命令 104

5.3.4 RC522基本指令 106

5.4 高频RFID阅读器程序设计 107

5.4.1 初始化程序 107

5.4.2 驱动程序 110

5.4.3 主程序 124

5.4.4 中断服务函数 126

习题 127

第6章 超高频RFID阅读器应用 128

6.1 超高频RFID 129

6.1.1 超高频RFID特点 129

6.1.2 超高频RFID频率 129

6.2 超高频RFID协议标准 130

6.2.1 概述 130

6.2.2 ISO/IEC 18000-6标准 131

6.2.3 EPC C1 G2协议 132

6.2.4 EPC C1 G2技术特点 133

6.3 超高频RFID现状 134

6.4 超高频RFID阅读器 135

6.4.1 阅读器参数 135

6.4.2 上位机配置 136

6.5 RFID阅读器二次开发 139

6.5.1 二次开发意义 139

6.5.2 二次开发构架 139

6.5.3 二次开发过程 140

6.5.4 阅读器通信测试 141

习题 144

实 践 篇

实践1 RFID协议体系 146

实践指导 146

实践1.G.1 146

实践1.G.2 147

实践1.G.3 149

实践2 RFID阅读器开发基础 150

实践指导 150

实践2.G.1 150

实践2.G.2 153

实践2.G.3 154

实践2.G.4 157

实践3 低频RFID阅读器设计 160

实践指导 160

实践3.G.1 160

实践3.G.2 163

实践4 高频RFID阅读器设计 169

实践指导 169

实践4.G.1 169

实践5 超高频RFID阅读器应用 187

实践指导 187

实践5.G.1 187

实践5.G.2 188

实践5.G.3 190

实践5.G.4 197

本书以射频识别(RFID)为基础，AVR单片机ATmega16A为控制器，“RFID开发套件”为硬件开发平台，IAR-EW为软件开发环境，讲解了RFID技术原理、RFID协议体系、AVR开发基础、各频段RFID的特点和阅读器设计方法，旨在让读者更清楚地了解RFID系统架构原理及RFID阅读器的设计和应用方法。
　　本书分为两篇：理论篇和实践篇。理论篇共6章，分别讲解了射频识别技术、RFID协议体系、RFID阅读器开发基础、低频RFID阅读器设计、高频RFID阅读器设计和超高频RFID阅读器应用。其中，第1章、第2章讲解RFID技术原理和协议体系；第3章讲解阅读器组成和AVR单片机开发基础；第4章～第6章讲解低频、高频和超高频RFID的不同特点以及阅读器的设计与应用方法。实践篇共5章，分别对应相应的理论篇，可与配套的实验设备相结合完成实践教学，利用“RFID开发套件”基于IAR-EW开发平台的搭建以及各频段RFID的应用编程，结合“超高频RFID阅读器”完成超高频RFID阅读器二次开发的相关实验。
　　本书偏重RFID的应用，采用理论与实践相结合的方法，将RFID技术运用于实践中，更深层地剖析了RFID技术与各种相关技术的关系，为物联网的学习奠定了基础。本书适用面广，可作为本科物联网工程、通信工程、电子信息工程、自动化、计算机科学与技术和计算机网络等专业的教材。