RFID(射頻識別)技術(shù)有潛力成為嵌入式系統設計中的一種常見(jiàn)的重要組成部分。除了在庫存管理領(lǐng)域的傳統作用以外，RFID標簽和高速長(cháng)距離閱讀器的新進(jìn)展使嵌入式系統設計者能輕松納入多種特性，比如門(mén)禁、防偽、簡(jiǎn)便支付、醫學(xué)鑒定、動(dòng)態(tài)定價(jià)、產(chǎn)品歷史、遠程資產(chǎn)跟蹤。嵌入式RFID應用一般是把閱讀器包含在產(chǎn)品或系統中，以便添加本地數據收集特性，它們增強了產(chǎn)品的基本功能。如今，人們會(huì )在酒店、監獄、醫院、零售網(wǎng)點(diǎn)、農場(chǎng)、賭場(chǎng)、收費公路、工廠(chǎng)以及多種商用和軍用車(chē)輛中發(fā)現嵌入式RFID應用。隨著(zhù)嵌入式系統開(kāi)發(fā)者認識到這種技術(shù)的價(jià)值，并且在新設計中采用它，這些非傳統RFID應用將成為家常便飯。
關(guān)于RFID的構想出現于20世紀中期，而如今，它即將成為下一項重大技術(shù)。早在第二次世界大戰期間，美國軍方就在使用早期形式的RFID，用來(lái)區分敵我的飛機。首批商用RFID應用是在20世紀70、80年代出現的，用于跟蹤和識別單一地點(diǎn)內的物品。但是，在早期部署的RFID當中，許多RFID應用的開(kāi)發(fā)者都把專(zhuān)有技術(shù)作為它們的基礎，每一種都使用獨特的通信方法，并且要求由生產(chǎn)標簽的公司提供專(zhuān)門(mén)的閱讀器硬件。標準化的缺乏導致行業(yè)分散、采用速度緩慢，并且實(shí)際表現落后于對RFID技術(shù)的大肆宣傳。如今，開(kāi)發(fā)者正在糾正大多數早期問(wèn)題，RFID也成為成長(cháng)中的行業(yè)，在物流、門(mén)禁、防偽、物品級(item-level)庫存、非接觸支付和多種新型嵌入式系統應用中有專(zhuān)用系統。
       技術(shù)最基本而又最普遍的用途之一就是EAS(商品電子防盜)系統，零售商用它來(lái)發(fā)起一場(chǎng)針對入店行竊犯罪的高科技“戰爭”。這類(lèi)犯罪使該行業(yè)每年損失數十億美元，損失如此之大，零售商很容易找到理由購買(mǎi)昂貴的電子系統來(lái)遏制盜竊。EAS系統采用了大型天線(xiàn)板和各種尺寸的保安標簽，前者安裝于商店出口，后者掛在高風(fēng)險商品上。所有EAS系統的基本原理均包括使用發(fā)射器和接收器，前者在商店出口區創(chuàng )建電磁場(chǎng)，后者則能檢測電磁場(chǎng)里的變化。在經(jīng)過(guò)出口時(shí)，保安標簽內的小型調諧電路或磁性材料會(huì )使電磁場(chǎng)發(fā)生足夠大的變化，使接收器能檢測到變化并啟動(dòng)警報。當顧客購買(mǎi)物品后，店員必須取下保安標簽或使其失效，防止在顧客離開(kāi)商店時(shí)響起報警聲。
反射數據
       多數較新型RFID體系結構的開(kāi)發(fā)者都把低成本轉發(fā)器(或稱(chēng)標簽)作為體系結構的基礎，它們由一塊用于數據存儲與通信的IC以及一根外部天線(xiàn)組成。標簽有兩個(gè)基本類(lèi)型：無(wú)源型和有源型。無(wú)源標簽不含電源，并依靠來(lái)自閱讀器的射頻信號在天線(xiàn)中感生小電流，該電流足以發(fā)射響應信號。RFID標簽通過(guò)改變來(lái)自閱讀器的射頻信號的反射能量大小來(lái)發(fā)射數據。無(wú)源標簽的工作距離可達30英尺，這取決于閱讀器的功率輸出、天線(xiàn)結構、工作頻率。Bielomatik公司的RF-LoopTag是一種可擴充的天線(xiàn)裝置，同時(shí)提供短距離和中距離無(wú)源RFID標簽(圖1)。
       可以用自帶電源(如內部電池)的有源RFID標簽來(lái)顯著(zhù)延長(cháng)距離。有源標簽能以更高的功率級別發(fā)射數據，并且一般比無(wú)源類(lèi)型更準確。有源標簽一般用于軍用車(chē)輛或者集裝箱等高價(jià)物品。RFID系統的天線(xiàn)結構取決于應用、閱讀期間的環(huán)境、工作頻率。
政府部門(mén)已為RFID分配了幾個(gè)頻帶，但在全球并不統一。LF(低頻)器件工作于125kHz至134kHz范圍，并用于門(mén)禁、動(dòng)物識別、資產(chǎn)跟蹤、汽車(chē)安全密鑰卡等應用。HF(高頻)13.56MHz標簽用于閱讀距離小于3英尺的應用。與其它頻帶不同的是，HF標簽在金屬或水附近發(fā)射數據時(shí)，不易受干擾。860MHz～960MHzUHF(超高頻)頻帶在新應用中很流行，這是因為它的閱讀距離為3m～5m，數據交換速率更高。典型的UHF應用包括某些資產(chǎn)跟蹤，其中的標簽掛于托盤(pán)和集裝箱，在它們經(jīng)過(guò)裝有閱讀器的入口時(shí)，操作工能發(fā)現它們并做記錄。
過(guò)去幾年，人們集中精力來(lái)為每個(gè)頻帶的標簽和閱讀器創(chuàng )建一套統一的標準。ISO和IEC已創(chuàng )建了若干包含頻率、數據編碼方法、RFID技術(shù)使用等多個(gè)方面的RFID標準。例如，ISO/IEC14443和15693標準為支付系統、非接觸智能卡、近程卡中使用的RFID標簽定義了通信接口協(xié)議。ISO還為RFID標簽和閱讀器的性能測試創(chuàng )建了標準。另外，ISO/IEC18000系列包含了用于跟蹤供應鏈貨物的自動(dòng)識別系統與物品管理系統專(zhuān)用的空中接口協(xié)議。
轉發(fā)器
      有幾家制造商生產(chǎn)標簽中使用的RFID轉發(fā)芯片。例如，德州儀器公司(TI)提供一個(gè)Tag-itHF-1加轉發(fā)器IC產(chǎn)品線(xiàn)，符合ISO/IEC15693全球標準，該標準面向產(chǎn)品驗證、門(mén)禁、資產(chǎn)標簽、供應鏈管理、票務(wù)應用。這些產(chǎn)品提供用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)的存儲器和一個(gè)內容廣泛的命令集，前者容量達2048bit，由64個(gè)塊組成，后者用于選擇標簽并閱讀、寫(xiě)入或鎖定存儲的數據。這些器件通過(guò)一個(gè)工廠(chǎng)編程和鎖定的唯一識別碼來(lái)識別出現在閱讀器的射頻場(chǎng)中的多個(gè)轉發(fā)器。依照ISO/IEC15693，使用工作于高數據速率或低數據速率的ASK或FSK調制來(lái)完成閱讀器與轉發(fā)器之間的通信或下行鏈路通信。轉發(fā)器的回答方式與閱讀器用來(lái)詢(xún)問(wèn)它的方式相同。該技術(shù)對上行鏈路通信和下行鏈路通信執行幀同步，并用CRC校驗來(lái)保證它們的安全。
多數嵌入式RFID應用都需要一種專(zhuān)用閱讀器作為設計的一部分，以便解釋本地標簽。自動(dòng)售貨機很好地說(shuō)明了嵌入式RFID應用。這種機器能借助內置閱讀器來(lái)接受RFID卡的非接觸支付。另外，如果發(fā)售的物品有標簽，則機器還能了解其庫存，以便自動(dòng)訂購補貨。小型低成本嵌入式閱讀器對于這些應用很關(guān)鍵，TI、SkyeTek、Parallax等公司供應此類(lèi)閱讀器。例如，Parallax公司與GrandIdeaStudio公司合作開(kāi)發(fā)的一種低成本RFID閱讀器模塊在無(wú)源轉發(fā)器標簽中工作，用于門(mén)禁、自動(dòng)識別、機器人、導航、庫存跟蹤、支付系統、轎車(chē)發(fā)動(dòng)機防盜鎖等應用(圖2)。該模塊具有2400bps串口，并需要5V直流電源。Parallax閱讀器起價(jià)低于40美元。
對于更耐久的應用或工業(yè)應用，GAORFID公司提供一種UHFRFID讀寫(xiě)器，它支持兩根外部天線(xiàn)(圖3)。236002型工作于902MHz～928MHz頻帶，面向高速倉儲、分銷(xiāo)、制造應用。該模塊能在7m距離識別以10m/s速度運動(dòng)的物體。該模塊需要12V直流電壓，并通過(guò)串行RS232或以太網(wǎng)接口通信。
嵌入式RFID技術(shù)還非常適合于快速桌面賭博，其中的作弊和手法是難以檢測的。借助適當的數據記錄工具，賭場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者就能監視參賭者的行動(dòng)，以便檢測撲克牌的計數，調整獎勵，并盡量減少發(fā)牌者的錯誤。例如，InternationalGameTechnology公司和ProgressiveGamingInternational公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了TableiD桌面賭博自動(dòng)化系統，它結合了一個(gè)基于軟件的桌面管理器和一系列RFID芯片掃描模塊。最新的RFID賭博芯片工作于13.56MHz，存儲容量超過(guò)10kbit。在賭博期間，每個(gè)位置的芯片閱讀器識別并記錄每個(gè)參賭者的賭注。TableiD系統計算參賭者的下注模式，總結發(fā)牌者的活動(dòng)，并且每小時(shí)記錄一次參賭者所做的決定。該系統無(wú)需用戶(hù)干預就能自動(dòng)更新平均賭注和輸贏(yíng)記錄等信息。有幾家供應商在制造適合于賭桌自動(dòng)化并基于RFID的賭幣。例如，GamingPartnersInternational公司在生產(chǎn)SafechipbyBourgogneetGrasset(圖4)。
技術(shù)正開(kāi)始在許多應用中取代傳統條碼。例如，一些圖書(shū)館已開(kāi)始應用RFID標簽代替條碼，來(lái)識別書(shū)名、摘要、數據庫信息等等信息。在過(guò)渡期間，組合系統在讀者離館時(shí)能閱讀條碼或RFID標簽。與條碼相比，RFID系統提供了幾個(gè)優(yōu)勢，比如取消了視線(xiàn)要求、允許同時(shí)閱讀多個(gè)標簽、數據存儲容量更大。RFID標簽還能充當保安器件，來(lái)確保所有借出的書(shū)在離開(kāi)圖書(shū)館之前均已被恰當記錄。圖書(shū)館卡片可應用RFID標簽使讀者自助辦理離館手續，由此進(jìn)一步簡(jiǎn)化借閱。
無(wú)芯片RFID
制造商已經(jīng)演示了幾種無(wú)需轉發(fā)器IC的RFID系統。例如，制造商可以用特定方式把鋁纖維嵌入到印刷文檔或包裝材料中，使得這些纖維能反射帶有識別數據的射頻信號。另一種無(wú)芯片系統需要使用具有不同磁性的微小化學(xué)顆粒。這些化學(xué)顆粒在暴露于閱讀器的電磁波時(shí)變得活躍，并發(fā)射一種獨特信號，閱讀器把它解釋為一個(gè)二進(jìn)制數。憑借多達70種可供使用的化學(xué)物質(zhì)，閱讀器就能根據物品嵌入的化學(xué)混合物來(lái)解釋它的獨特二進(jìn)制數。印刷電子技術(shù)也能把轉發(fā)電路和天線(xiàn)從專(zhuān)門(mén)的噴墨或高速打印機中直接沉積到生產(chǎn)物品或其包裝上，來(lái)創(chuàng )建與RFID和條碼閱讀器配合的標簽。
當RFID應用延伸到消費層面時(shí)，設計者必須考慮隱私問(wèn)題。例如，位于關(guān)鍵地點(diǎn)的閱讀器能暗中詢(xún)問(wèn)多種使用RFID技術(shù)的智能卡、密鑰卡、護照、轉發(fā)器標簽。同樣，當服裝和飾品等常用物品變得可追溯時(shí)，營(yíng)銷(xiāo)專(zhuān)家就能輕松地在商店安裝低成本閱讀器，來(lái)閱讀服裝標簽，并更多地了解顧客的購物習慣。借助物品級序列化，軟件分析就能確定某位顧客多久以前在何處購買(mǎi)(或者偷竊)了某件物品。零售商把RFID數據與存檔的匹配顧客信息結合起來(lái)，就能輕松地設計侵入式的營(yíng)銷(xiāo)活動(dòng)。
雖然RFID技術(shù)的使用很普遍，但它尚未接近其所有潛力。該技術(shù)的支持者經(jīng)常預言如下情景：人們走進(jìn)零售店或雜貨店，把購物袋裝滿(mǎn)各種商品，然后不結賬就走出商店。RFID閱讀器會(huì )掃描購物袋中的物品，并自動(dòng)向人們口袋里的RFID信用卡收取這些物品的費用?，F在，由于有多種新型工具和元件供嵌入式系統設計者利用，上述類(lèi)型的RFID應用也許比人們想象的更接近現實(shí)。謹請留意。