发表于2024-12-22
1.各章节均以小实例开篇,加深理解。
2.理论联系实际,运用实际案例展开讲解。
3.内容覆盖RFID的各方面,由浅入深,循序渐进。
射频识别(RFID) 是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术是从20世纪80年代起走向成熟的一种自动识别技术,作为物联网感知层的关键技术之一,近年来取得飞速发展,在各领域的应用日益广泛。 本书主要介绍与RFID相关的技术原理,以及与产品设计相关的关键技术、方案设计和实现过程。全书共8章,分为基础部分(重点讲述RFID技术的基本概念和相关技术)、产品设计部分(从射频读写器电路板设计入手,介绍各频段产品设计的相关标准、基于RFIC的应用设计和关键技术)、高级应用部分(介绍微波天线的仿真技术、相关软件的使用,以及RFID技术在物联网中的应用)。
付丽华,曾在大型国企从事电气、硬件研发相关工作,历任硬件工程师、主管设计师、项目经理、部门经理,具有丰富的开发经验和职场经历;精通RFID相关产品的研发、设计,曾参与中国自动识别协会RFID行业标准的起草;后回归高校,担任电子信息工程专业教师,研究方向:自动识别技术,已经出版教材1部。
目录
第1章RFID技术基础
案例分析:离不开的校园“一卡通”
1��1射频识别工作原理
1��1��1阅读器与应答器的耦合方式
1��1��2RFID系统的能量传递及数据交换
1��1��3射频前端工作原理
1��1��4电感耦合
1��1��5反向散射耦合
1��2RFID系统的组成
1��2��1应答器
1��2��2射频读写器
1��2��3应用软件
1��3RFID技术的发展及特征
1��4RFID国际标准及相关内容
1��5RFID与无线电波
1��5��1无线电波的主要传播方式
1��5��2与RFID有关的无线电波频率
1��5��3RFID与天线技术
1��6RFID与其他自动识别技术
1��6��1条码识别技术
1��6��2光学字符识别技术
1��6��3IC卡识别技术
1��6��4生物特征识别技术
1��6��5RFID与其他自动识别技术的比较
本章小结
习题1
第2章RFID与数据
案例分析:数学之美——凯撒大帝对密码学的贡献
2��1信道和编码
2��1��1编码与调制
2��1��2信道编码技术
2��1��3差错控制编码
2��2RFID中的编码
2��2��1常用的编码类型
2��2��2曼彻斯特码
2��2��3密勒码
RFID技术及产品设计目录2��2��4RFID中的其他编码
2��2��5选择编码方法的考虑因素
2��3RFID中的数据校验
2��3��1校验方法
2��3��2奇偶校验码
2��3��3CRC循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check)
2��4RFID中的数据安全
2��4��1密码学基础
2��4��2常用的数据加密算法
2��4��3密钥管理
2��4��4RFID中的安全认证
2��5RFID中的防碰撞
2��5��1Aloha算法
2��5��2二进制树算法
2��5��3多路存取技术
2��6RFID中的调制与解调技术
2��6��1脉冲调制
2��6��2副载波与负载调制
本章小结
习题2
第3章RFID读写器主板及主程序设计
3��1初识PCB
3��1��1印制电路板的分类
3��1��2EDA软件
3��1��3Altium Designer软件
3��2读写器硬件方案设计
3��2��1功能分析
3��2��2读写器主板设计流程
3��3读写器的主板设计
3��3��1主板的原理图设计
3��3��2主板的PCB设计
3��4读写器的软件设计
3��4��1软件设计
3��4��2调试与验证
本章小结
习题3
第4章电感耦合的射频前端电路设计
案例分析:被电磁波点亮的“指示灯”
4��1天线的基本功能
4��1��1天线的基础知识
4��1��2RFID天线
4��2电感耦合方式的射频前端电路设计
4��2��1RFID中常见的电感设计
4��2��2串联谐振回路及参数
4��2��3并联谐振回路及参数
4��3RFID产品的天线电路设计
4��3��1RFID天线设计主要考虑的物理参量
4��3��2RFID天线设计的要点
4��3��3电感耦合方式应答器的天线电路设计
4��3��4电感耦合方式阅读器天线电路的设计与仿真
4��3��5RFID中的功率放大电路
4��4RFID与电磁兼容性
4��4��1电磁兼容性
4��4��2电磁干扰
4��4��3RFID与EMC
本章小结
习题4
第5章LF频段RFID产品设计与应用
案例分析:“智慧”的门禁
5��1LF频段的国际标准
5��1��1LF频段的国际标准协议
5��1��2动物识别卡片结构说明
5��2LF频段产品
5��2��1LF频段的只读型应答器
5��2��2读写加密型HITAG S
5��3基于EM4205的动物识别卡设计
5��4基于EM4095的只读型阅读器设计
5��4��1射频读写基站EM4095
5��4��2基于EM4095的只读型阅读器电路设计
5��5基于U2270B的读写型阅读器设计
5��5��1射频读写基站U2270B简介
5��5��2基本应用
5��5��3非接触IC卡的写操作
5��5��4基于51单片机的读卡程序设计
5��6LF频段产品设计中的注意事项
本章小结
习题5
第6章HF频段的产品设计与应用
案例分析1:公交卡变形记
案例分析2:“无障碍”通道
6��1HF频段国际标准
6��1��1ISO/IEC14443国际标准协议简介
6��1��2ISO/IEC15693国际标准协议简介
6��2HF频段应答器
6��2��1HF频段应答器的结构
6��2��2ISO/IEC14443标准的应答器芯片
6��2��3ISO/IEC15693标准的应答器
6��3ISO/IEC14443标准的读头设计
6��3��1RC500芯片技术及典型电路设计
6��3��2RC522芯片技术及典型电路设计
6��3��3RC系列射频芯片读写器产品设计的关键技术
6��3��4基于FM17系列芯片读头设计
6��3��5ISO/IEC14443协议的阅读器系列芯片选型指南
6��4ISO/IEC15693标准的读头设计
6��4��1TRF7960芯片技术及典型电路设计
6��4��2MF RC632芯片技术及典型电路设计
6��4��3ISO/IEC15693产品的优势
6��4��4其他非接触式阅读器系列芯片
6��5HF频段RFID产品设计中的注意事项
6��5��1影响天线读写距离的因素
6��5��2标准协议及软硬件设计问题
本章小结
习题6
第7章微波RFID技术及仿真
案例分析:微波仿真——可以预测的“未来”
7��1微波频段的国际标准
7��1��1物理接口
7��1��2协议和命令
7��1��3ISO/IEC18000-6与EPC的比较
7��2天线的仿真软件
7��3微波RFID与天线
7��3��1微波天线的种类
7��3��2电磁波反向散射式RFID天线
7��3��3应答器天线的制造工艺概述
7��4微波频段的RFID应答器
7��4��1微波频段RFID应答器的种类
7��4��2微波应答器的天线设计
7��4��3微波RFID天线的结构
7��5微波RFID天线的设计
7��5��1微波天线的辐射特性
7��5��2典型的微波天线设计方案
7��5��3微波RFID天线设计注意事项
7��6CST软件的天线设计与仿真实例
7��6��1CST软件的基本操作
7��6��2CST天线仿真和计算实例
7��7ADS软件的天线设计与应用
7��7��1设计要求
7��7��2设计过程
7��7��3仿真结果
7��7��4设计小结
本章小结
习题7
第8章RFID技术与物联网
案例分析: 智慧“开心农场”,助力科技兴农
8��1物联网和相关技术
8��1��1物联网原理
8��1��2物联网的关键技术
8��1��3物联网、RFID和EPC三者的关系
8��2EPC技术
8��2��1EPC编码提出的背景
8��2��2EPC编码体系
8��2��3企业与EPC的关系
8��2��4EPC系统的设计
8��3物联网应用典型案例
8��3��1路侧停车场物联网管理系统解决方案
8��3��2基于物联网技术的特殊病情管理系统
8��3��3基于RFID技术的仓储物流管理系统应用方案
8��3��4基于物联网的农业信息监控系统
8��4RFID技术的应用与发展
8��4��1国内外应用现状
8��4��2国际市场的发展前景
8��4��3RFID的应用及展望
8��4��4什么制约了物联网发展的步伐
8��4��5物联网技术在中国的展望
本章小结
习题8
附录ARFID相关术语表
附录BRFID标准目录
附录C常见编译错误及警告解析
参考文献
RFID(Radio Frequency Identification)技术起源于英国,应用于第二次世界大战中辨别敌我飞机身份,20 世纪 60 年代开始商用。
进入21世纪,作为构建物联网的关键技术近年来受到人们的关注,被广泛应用到各个领域,如身份证件、门禁控制、供应链和库存跟踪、汽车收费、防盗、生产控制、资产管理等领域,为我们的社会活动、生产生活、行为方法和思维观念带来了巨大的变革。
作为实践应用型教材,本书注重理论联系实际,以及相关知识的链接,以实际产品的设计、研发过程为线索,展开教学活动。
本书共分为8章、3部分。
第1~2章为基础部分,介绍RFID技术的基本概念、工作原理及相关技术。
第3~6章为产品设计部分,包括射频读写器电路板设计及相关研发软件工具的使用、各频段产品设计的相关标准、基于各频段RFIC的应用设计和关键技术等。
第7~8章为高级应用部分,介绍微波技术、天线仿真技术和相关软件的使用,以及RFID技术与物联网的关系、物联网典型应用案例。
● 本书定位
(1)专业对象
普通高等院校电子信息工程类与自动识别技术相关专业的专业课;
非自动识别技术专业(如物联网专业、物流工程专业)的专业课、专业选修课;
实践应用型教材。
(2)读者对象
自动识别技术类专业本科生(全部内容);
从事射频识别产品设计、研究的工程技术人员(关注部分章节内容);
与自动识别专业相关的本科生(选修部分章节)。
● 本书特色与编写原则
(1)整体采用结构式描述
每章以应用案例导入作为开篇,激发读者的学习兴趣,同时突出各章的重点内容;以本章小结作为结束,并布置课后习题,易于实现对教学效果的验证。
(2)理论联系实际,运用实际案例,展开教学
提供与本书配套的实验(实训)指导书、实验项目板和开发板,满足实践教学的要求,从电路设计着手,进而展开射频前端、LF、HF、UHF频段产品设计过程,并将其贯穿整个实践教学过程,涉及内容包括标准协议、主流芯片、整体方案设计、关键技术和设计要求等。
本书中使用的部分设计实例来自作者的实践与总结,并经过验证,因此所涉及的源代码可以直接使用。
(3)由浅入深,循序渐进
本书坚持理论与实践相结合的原则,内容由浅入深,划分为3篇:基础部分、产品设计部分和高级应用部分。
本书第1、3~6章由付丽华(沈阳工学院、信息与控制学院)撰写,第2章由李志、郑琳(沈阳工学院、信息与控制学院)撰写,第7章由金明涛(资深微波天线设计工程师)撰写,第8章由杨玥、赵云鹏(沈阳工学院、信息与控制学院)撰写,全书由付丽华统稿,冯暖校对。
RFID技术及产品设计前言本书编写过程中得到沈阳工学院、信息与控制学院各级领导的大力支持,在此表示一并感谢!
此外,在本书编写过程中参考了众多书籍和资料,在此衷心感谢所有书籍和资料的作者、提供者!
由于作者水平有限,书中难免有疏漏之处,敬请广大读者批评和指正。
作者 2016年11月 于沈阳
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