UHFRFID实验基础手册专业资料.doc

1、UHF RFID读卡实验
1.1、EPC Gen2读、写标签号实验
实验目
理解UHF RFID工作原理，并掌握其与HF RFID工作原理异同点。掌握EPC标签号存储区域以及构造特点。
实验设备
UHF 读卡器一种、UHF 天线一种、USB连接线一条、9V电源适配器一种、电脑一台、UHF实验上位机软件
实验知识预备与原理
1.UHF-RFID工作原理
在UHF RFID阅读器及电子标签之间通讯是采用电磁反向散射耦合方式完毕。
电磁反向散射耦合方式类似雷达工作原理，如下图所示。

阅读器就像手电筒，标签就像一种镜子，标签反射最大，就是逻辑“1”。标签反射最小，就是逻辑“0”。

阅读器开始工作之后，通过天线先向空间发送860～960 MHz频率范畴载波，激活标签，然后开始发送带调制命令信息到标签（TAG），可以采用ASK调制，脉冲间隔编码（Pulse Interval Encoding），通讯速率26.7到128 KBIT/S。

在高频范畴内标签收到阅读器发出高频载波信号，标签天线接受到特定电磁波，天线就会产生感应电流，在通过整流电路时，激活电路上微型开关，给标签供电。标签上电子线路，将依照阅读器发出信息，通过ASK或者PSK 耦合方式进行调制，FM0等编码方式，向阅读器反馈有关信息。

UHF标签电路采用ASK和PSK调制方式，将编码信息发送给阅读器，实现了阅读器和标签之间双向通讯。

互相认证通过之后，阅读器会向电子标签发出读、写、锁定、kill、盘存等操作指令。

2.EPC编码
产品电子代码(EPC编码)是国际条码组织推出新一代产品编码体系，本来产品条码仅是对产品分类编码，EPC码是对每个单品都赋予一种全球唯一编码，EPC编码96位(二进制)方式编码体系，可觉得2.68亿公司赋码，每个公司可以由1600万产品分类，每类产品有680亿独立产品编码，形象说可觉得地球上每一粒大米赋一种唯一编码。EPC代码是由标头、厂商辨认代码、对象分类代码、序列号等数据字段构成一组数字。详细构造如表所示：

实验准备
1、硬件连接：
1）为 UHF 读卡器安装连接 9V电源，关闭电源开关。
2）打开 UHF 读卡器电源开关， 拟定右边 D1-D4 灯那一种亮起， 关闭电源开关。 把 UHF天线与 UHF读卡器亮灯那一种天线接口连接起来。
3）通过 USB 线把计算机与 UHF 读卡器连接起来。

读卡器连接示意图
2、USB 驱动安装
详见0.2节：FT232驱动安装。
安装成功在设备描述中有一种串口端口，安装完毕后在设备管理器中查看COMxx端口，（例如COM8）如下图所示：

图：查看系统分派串标语
上位机软件简介
保证硬件连接对的，然后打开上位机软件RFIDread.exe（目录：\\RFID技术实验\3-UHF RFID实验\RFIDread）， COM口 完毕自动选取连接，如下图。
功能选取

天线参数
数据窗口

选取合同命令

LOG窗口
GUI控制

功能选取
EPC—EPC命令实验窗口
Find tags---询卡窗口
天线参数设立
Frequence
n Main – 主频率
n Aux -- 辅频率

Rx atten -- 接受敏捷度
Link -- 连接速率
Coding -- 编码方式

Antenna
ANT1~4 分别相应读卡器4个天线通道

RF POWER
Auto power off – 功率发送自动关闭
Enable 手动设立功耗使能

实验过程
1、按实验准备内容提示完毕驱动安装、硬件连接，打开上位机软件。
2、读取标签EPC号
(1) 运用盘点命令读取标签EPC号
把标签放在天线射频范畴内，选取开始盘点（begin round）命令，点击执行（execute），读出标签EPC号；

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(2) 运用读写数据块命令读标签EPC号：
a) 先选用一张盘点到EPC标签，
b) 在命令窗口中选取读取（Read）命令，
c) 软件窗口内输入EPC号存储区，Bank Numeber 01、Block 1~7 。点执行（Execute）命令，查看读出数据；
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3、修改标签EPC号
a) 先选用一张盘点到EPC标签；
b) 在软件窗口内输入要修改EPC号地址和数据，写入标签EPC号并记录相应数据；
c) 重新盘点标签，查看修改后EPC号并对比；

4、对天线参数进行设立。
天线主辅频率切换
接受敏捷度
连接速率
编码方式
多通道天线切换
射频POWER 设立
1.2、EPC Gen2读、写标签顾客数据块实验
实验目
学会操作UHF RFID读卡器读写标签和标签顾客块数据。
实验设备
UHF 读卡器一种、UHF 天线一种、USB连接线一条、9V电源适配器一种、电脑一台、UHF实验上位机软件
实验知识预备与原理
EPC标签存储构造
在逻辑上来说，一种电子标签分为四个存贮体，每个存储体可以由一种或一种以上存储器字构成。其存贮逻辑图为：

1、保存内存
保存内存为电子标签存贮密码（口令）部份。涉及灭活口令和访问口令。 灭活口令和访问口令都为4个字节。
其中： 灭活口令地址为00H—10H（以字为单位，字长16位）；
访问口令地址为20H—30H。
2、EPC存储器
EPC存储器用于存贮电子标签EPC号、PC（合同-控制字）以及这部份CRC-16校验码。
其中：
CRC-16：存贮地址为00，共2个字节16位，CRC-16为本存贮体中存 贮内容CRC校验码。
PC：电子标签合同-控制字，存贮地址为10，共2个字节16位。
PC表白本电子标签控制信息，涉及如下内容：
PC为2个字节，16位，其每位定义为：
00—04位：电子标签EPC号数据长度.
=00000B：EPC为0个字，0位
=00001B：EPC为1个字，16位
=00010B：EPC为2个字，32位
…
=11111B：EPC为31个字，496位
05—07位：RFU=000B
08—0F位：=00000000B
EPC号：若干个字,由PC值来指定。
EPC为辨认标签对象电子产品码。EPC存储在以20H存储地址开始EPC存储器内，MSB优先。
用于存贮本电子标签EPC号，该EPC号长度在以上PC 值中来指定，每类电子标签(不同厂商或不同型号)EPC号 长度也许会不同。
顾客通过读该存贮器内容命令读取EPC号。
3、TID存储器
该存贮体是指电子标签产品类辨认号，每个生产厂商TID号都会不同。顾客可以在该存贮区中存贮其自身产品分类数据及产品供应商信息。普通来说，TID存贮区长度为4个字，8个字节。但有些电子标签生产厂商提供TID区会为2个字或5个字。
顾客在使用时，需依照自己需要选用有关厂商产品。
4、顾客存储器
该存贮区用于存贮顾客自定义数据。顾客可以对该存贮区进行该、写操作。
该存贮器长度由各个电子标签生产厂商拟定。每个生产厂商提供电子标签，其顾客存贮区长度会不同。存贮长度大电子标签会贵某些。顾客应依照自身应用需要，来选取有关长度电子标签，以减低标签成本。
EPC标签
EPC电子标签是由一种比大米粒1/5还小电子芯片和一种软天线构成，可以像纸同样薄。EPC电子标签可以在1~6米距离让阅读器探测到，普通可以读写信息。
1、德州仪器UHF EPC G2标签特点
– 非接触界面完全兼容UHF EPC G2原则；
– 长距离操作解决方案（可达4-10m）；
– 容许标签可以跨国家或地区使用；
– 超迅速数据率达到40-640kbits/s；
– 反冲突操作模式在欧洲达600张/秒，在美国可达1600张/秒；
– 128bits片上存储空间：96bitEPC代码，32bit标签标记符，并且还具备32bit空间作为存取密钥和32bit自毁命令；
– 兼容UHF频段ISO/IEC 18000-6 Type C原则。

2、飞利浦UCODE EPC G2标签特点
– 无线电界面接口完全兼容UHF EPC G2原则；
– 超长距离操作性能（在美国达到7m，在欧洲达到6.6m）；
– 适合UHF RFID应用，容许一张标签可以在全世界通用；
– 超迅速数据率，上传达到40-160kbits/s，下载达到40-640kbits/s；
– 超高速（如防冲突机制）标签操作可达600张/秒，在美国和欧洲可达1600张/秒；
– 512bits片上存储空间：96bitsEPC代码，32bit标签标记符，128bit顾客可编程存储空间，并且还具备32bit空间作为存取密钥（口令）和32bit自毁命令；
– 同样硬件构造同样可以运营UCODE HSL和UCODE EPC1.19。

EPC标签操作命令集
在对电子标签操作中，有三组命令集，用于完毕有关操作。这三种命令分 别是：选取、盘存及访问，这三组命令集分别由一种或各种命令构成。
• 选取（SELECT）
由一条命令构成。
读写器对电子标签读写操作前，需应用有关命令，选取符合顾客定义标签。使符合顾客定 义标签进入相应状态，而其她不符合顾客定义标签仍处在非活动状态，这样可有效地先将 所有标签按各自应用提成几种不同类。以利于进一步标签操作命令。
• 盘存（INVENTORY）
由多条命令构成。
盘存是将所有符合选取条件标签循环扫描一遍，标签将分别返回其EPC号。顾客运用该操作可 以一方面将所有符合条件标签EPC号读出来。并将标签分派到各自应用块中。
盘存操作中有许多参数，并且是一种扫描循环，在一种盘存扫描中，会组合应用到几条不同 盘存命令，故一种盘存又被称为一种盘存周期。
由于读写器与标签之间对于盘存命令数据互换时间响应有严格规定，故读写器会将一种盘 存周期操作设计成一种盘存循环算法，提供应顾客使用。而不需要顾客去自己设计盘存算法及盘 存环节。
普通读写器会为各种不同盘存需要设计几种优化盘存算法命令，供顾客使用。
• 操作（ACCESS）
顾客应用该组命令完毕对电子标签各项读取或写入操作。
该命令集涉及电子标签密码校验、读标签、写标签、锁定标签及灭活标签等。
实验过程
1、按3.5 节实验准备内容提示完毕驱动安装、硬件连接，打开上位机软件。
2、读标签顾客数据块
a) 先选用一张盘点到EPC标签，
b) 在命令窗口中选取读取（Read）命令，
c) 软件窗口内输入要读取顾客区地址和数量，点执行（Execute）命令，查看读出数据；

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3、写标签顾客数据块
a) 先选用一张盘点到EPC标签，
b) 在命令窗口中选取写入（write）命令，
c) 软件窗口内输入要写入顾客区地址和数量，点执行（Execute）命令，查看读出数据并与修改之前做对比；
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1.3、UHF标签综合应用实验
实验目
通过综合应用实验使学生理解UHF长处以及工程应用，并理解UHF应用开发流程。
实验设备
UHF读卡器一种、UHF 天线一种、USB连接线一条、9V电源适配器一种、电脑一台、UHF综合应用实验上位机软件
实验过程
1）为 UHF 读卡器安装连接 9V电源，关闭电源开关。
2） 打开 UHF 读卡器电源开关， 拟定右边 D1-D4 灯那一种亮起， 关闭电源开关。 把 UHF天线与 UHF读卡器亮灯那一种天线接口连接起来。
3）通过 USB 线把计算机与 UHF 读卡器连接起来。

4）打开读卡器电源开关。
5）此时打开配备上位机软件 RFID 演示软件。
途径：\RFID技术实验\3-UHF RFID实验\UHF RFID物联演示系统

6)依照不同应用场景，点击图标进入不同实验界面。
门禁
超市
物流
7）选取“系统设立”进行配备，在此可配备计算机与网关主板通信方式，端口设立。

8）点击“开始寻卡”，然后依照不同应用场景在“卡片注册”或“实时演示”中开始
实验界面，如下图所示。

门禁 超市 物流
此时点击“开始读取”等待标签读取。
9)把 UHF 标签接近 UHF 天线，网关主板液晶屏显示相应标签地址。
RFID 演示软件上显示如下图所示。
门禁
超市
物流
此时，点击确认即可为每个标签注册一种物品。
10)依照不同标签在“实时演示”界面中进行实验，如下图所示。

如果是门禁，此时把标签接近 UHF 读卡器，由于该标签上一步注册为 2 号门，因而，此时在 RFID 演示软件上可以看到，2 号门自动打开了，如上图所示。一段时间过后，2 号门自动关闭，如下图所示。

如果是超市，此时把标签接近 UHF 读卡器（注意打开 RFID 演示软件右上角“开始读取”） ，由于该标签上一步注册为红酒，因而，此时在 RFID 演示软件上可以看到，成功扫描一瓶红酒。再把该标签接近 HF读卡器一次，即显示成功扫描了 2 瓶红酒，如下图所示，这成功演示了一种超市商品管理系统，点击“确认购买”即完毕产品出库销售。

11)完毕门禁开关，超市商品管理，物流管理中物品进出库实时演示后，咱们可以通过历史查询来理解此前操作，如下图所示。
门禁
超市
物流