第2章-2.3.2-电子标签的体系结构ppt课件.pptx

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1、物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2 电子标签的体系结构电子标签的体系结构点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映 利用物理效应的标签利用物理效应的标签2.3.2.1具有存储功能的电子标签具有存储功能的电子标签2.3.2.2含有微处理器含有微处理器的电子标签的电子标签2.3.2.3物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用

2、 点击此处结束放映点击此处结束放映利用物理效应的标签利用物理效应的标签2.3.2.1物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2.1.1 一位标签一位标签 1位系统的数据量为位系统的数据量为1位，当电子标签是位，当电子标签是1位位（1bit）时，电子标签只有）时，电子标签只有“1”和和“0”两种状态。两种状态。该系统读写器只能发出两种状态，这两种状态分别是该系统读写器只能发出两种状态，这两种状态分别是“在读写器的工作区有电子标签在读写器的工作区有电子标签”和和“在读写器的工在读写器的工作区没有电子标签作区没有电子标签”。点击此处结束放映点击此处结束放映物联

3、网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1. 射频法工作原理射频法工作原理射频法工作系统由读写器（检测器）、电子标射频法工作系统由读写器（检测器）、电子标签和去激活器三部分组成。签和去激活器三部分组成。（1）读写器（检测器）读写器（检测器）（2）电子标签）电子标签（3）去激活器）去激活器点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用图图2.1 射频法的工作原理射频法的工作原理点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2. 电子商品防窃系统简介电子商

4、品防窃系统简介现今电子商品防盗系统（现今电子商品防盗系统（Electronic Article Surveillance，EAS）在零售商业系统的应用越来越广泛）在零售商业系统的应用越来越广泛。（1）将防盗标签附着在商品上；）将防盗标签附着在商品上；（2）在商场出口安装检测器；）在商场出口安装检测器；（3）付款后的商品经过解码器使标签失效或开锁取下标签；）付款后的商品经过解码器使标签失效或开锁取下标签；（4）未付款商品（附着标签）经过出口时，门道检测器测）未付款商品（附着标签）经过出口时，门道检测器测出标签并发出警报，拦截商品出门。出标签并发出警报，拦截商品出门。点击此处结束放映点击此处结束放

5、映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2.1.2采用声表面波技术的标签采用声表面波技术的标签1.声表面波器件概述声表面波器件概述声表面波（声表面波（SAW）器件是近代声学中的表面波理器件是近代声学中的表面波理论、压电学研究成果和微电子技术有机结合的产物。论、压电学研究成果和微电子技术有机结合的产物。 SAW器件是在压电基片上采用微电子工艺技术，制作各器件是在压电基片上采用微电子工艺技术，制作各种声表面波器件，利用基片材料的压电效应，将电信号种声表面波器件，利用基片材料的压电效应，将电信号转换成声信号，并局限在基片表面传播。转换成声信号，并局限在基片表

6、面传播。 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.声表面波器件的特点声表面波器件的特点（1）实现器件的超小型化实现器件的超小型化（2）实现器件的优越性能实现器件的优越性能（3）易于工业化生产易于工业化生产（4）性能稳定性能稳定点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3. 声表面波标签声表面波标签图图2.3 声表面波标签的声表面波标签的结构结构点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用声表面波标签的特点声

7、表面波标签的特点如下。如下。（1）读取范围大且可靠，读取范围可达数米；）读取范围大且可靠，读取范围可达数米；（2）可使用在金属和液体产品上；）可使用在金属和液体产品上；（3）标签芯片与天线匹配简单，制作成本低；）标签芯片与天线匹配简单，制作成本低；（4）不仅能识别静止物体，而且能识别速度达）不仅能识别静止物体，而且能识别速度达300千米千米/小时的高速运动物体；小时的高速运动物体；（5）可在高温度差）可在高温度差(-100300)、强电磁干扰、强电磁干扰等恶劣环境下使用。等恶劣环境下使用。点击此处结束放映点击此处结束放映 具有存储功能的电子标签具有存储功能的电子标签2.3.2.2物联网射频识别

8、（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用具有存储功能的电子标签是以集成电路芯片为基础的具有存储功能的电子标签是以集成电路芯片为基础的电子数据载体，这也是目前使用最多的电子标签。具有存储电子数据载体，这也是目前使用最多的电子标签。具有存储功能的电子标签基本由天线、模拟前端（射频前端）和控制功能的电子标签基本由天线、模拟前端（射频前端）和控制电路三部分组成电路三部分组成。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.

9、3.2.2.1 射频前端射频前端射频前端电路主要有电感耦合和微波电磁反向散射两射频前端电路主要有电感耦合和微波电磁反向散射两种工作方式。这两种方式的工作原理各不相同，电感耦合工种工作方式。这两种方式的工作原理各不相同，电感耦合工作方式主要工作在低频和高频频段，而电磁反向散射工作方作方式主要工作在低频和高频频段，而电磁反向散射工作方式主要工作在微波波段。式主要工作在微波波段。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1.电感耦合工作方式的模拟前端电感耦合工作方式的模拟前端 电感耦合工作方式的模拟前端通过与读写器电感电感耦合工作方式的模

10、拟前端通过与读写器电感耦合，产生交变电压，该交变电压通过整流、滤波和稳耦合，产生交变电压，该交变电压通过整流、滤波和稳压后，给电子标签的芯片提供所需的直流电压。压后，给电子标签的芯片提供所需的直流电压。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2. 电磁反向散射工作方式的射频前端电磁反向散射工作方式的射频前端当电子标签采用电磁反向散射的工作方式时，射当电子标签采用电磁反向散射的工作方式时，射频前端有发送电路、接收电路和公共电路三部分频前端有发送电路、接收电路和公共电路三部分。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频

11、识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用（1）射频前端发送电路）射频前端发送电路 调制电路调制电路 上变频混频器上变频混频器 带通滤波器带通滤波器 功率放大器功率放大器点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用（2）射频前端接收电路）射频前端接收电路 射频滤波电路射频滤波电路 放大电路放大电路 下变频混频器下变频混频器 中频滤波电路中频滤波电路 电压比较器电压比较器点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用（3）公共电路）公共电路 电源产生电路电源产生电路 限幅电路

12、限幅电路 时钟恢复电路时钟恢复电路 复位电路复位电路点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2.2.2 控制电路控制电路具有存储功能、但不含微处理器的电子标签具有存储功能、但不含微处理器的电子标签包括包括简单的只读电子标签和高档的具有密码功能的电子标签简单的只读电子标签和高档的具有密码功能的电子标签。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1. 电子标签电子标签结构框图结构框图点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技

13、术与应用）技术与应用2.控制部分结构框图控制部分结构框图点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用具有存储功能的电子标签种类很多，包括简单的具有存储功能的电子标签种类很多，包括简单的只读电子标签以及高档的具有密码功能的电子标签。数只读电子标签以及高档的具有密码功能的电子标签。数据存储器采用据存储器采用ROM、EEPROM或或FRAM等，用于存储不变等，用于存储不变的数据。数据存储器经过芯片内部的地址和数据总线，的数据。数据存储器经过芯片内部的地址和数据总线，与地址和安全逻辑电路相连。与地址和安全逻辑电路相连。点击此处结束放映点击此处

14、结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2.2.3 地址和安全逻辑地址和安全逻辑 这种电子标签没有微处理器，地址和安全逻辑是这种电子标签没有微处理器，地址和安全逻辑是数据载体的心脏，通过状态机对所有的过程和状态进行数据载体的心脏，通过状态机对所有的过程和状态进行有关的控制。有关的控制。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1. 地址和安全逻辑电路的构成地址和安全逻辑电路的构成（1）电源电路）电源电路（2）时钟电路）时钟电路（3）I/O寄存器寄存器（4）加密部件）加密部件（5）状态机

15、）状态机点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.状态机状态机地址和安全逻辑电路的核心是状态机，状态机对地址和安全逻辑电路的核心是状态机，状态机对所有的过程和状态进行控制。所有的过程和状态进行控制。（1）现态）现态（2）条件）条件（3）动作）动作（4）次态）次态点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.2.4 存储器存储器具有存储功能的电子标签种类很多，电子标签的档具有存储功能的电子标签种类很多，电子标签的档次与存储器的结构密切相关。次与存储器的结构密切相关。点击

16、此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1. 只读电子标签只读电子标签在识别过程中，内容只能读出不可写入的电子标在识别过程中，内容只能读出不可写入的电子标签是只读型电子标签。只读型电子标签所具有的存储器签是只读型电子标签。只读型电子标签所具有的存储器是只读型存储器。是只读型存储器。（1）只读标签）只读标签（2）一次性编程只读标签一次性编程只读标签（3）可重复编程只读标签）可重复编程只读标签点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2. 可写入式电子标签可写入式电子标签在识别

17、过程中，内容既可以读出又可以写入的电在识别过程中，内容既可以读出又可以写入的电子标签，是可写入式电子标签。例如，可写入式电子标子标签，是可写入式电子标签。例如，可写入式电子标签可以采用签可以采用SRAM或或FRAM存储器。存储器。静态随机存储器（静态随机存储器（SRAM）是一种具有静止存取功）是一种具有静止存取功能的内存能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。铁电存储器（铁电存储器（FRAM）是非易失性随机存取储存器，）是非易失性随机存取储存器，能提供与能提供与RAM一致的性能一致的性能,但又有与但又有与ROM一样的非易失性。一样的非易失性。点

18、击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3. 具有密码功能的电子标签具有密码功能的电子标签 （1）分级密钥）分级密钥分级密钥是指系统有多个密钥，不同的密钥访问分级密钥是指系统有多个密钥，不同的密钥访问权限不同，在应用中可以根据访问权限确定密钥的等级。权限不同，在应用中可以根据访问权限确定密钥的等级。 （2）分级密钥在公共交通中的应用）分级密钥在公共交通中的应用点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用4. 分段存储的电子标签分段存储的电子标签各个存储段单元有单独的密钥保护

19、，以防止非法各个存储段单元有单独的密钥保护，以防止非法的访问。的访问。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2.2.5 非接触式非接触式IC卡芯片介绍卡芯片介绍1. IC卡与卡与ID卡卡 IC卡全称为集成电路卡卡全称为集成电路卡(Integrated Circuit Card)，又，又称智能卡称智能卡(Smart Card)。IC卡可读写，容量大，有加密功能，卡可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠，使用很方便。数据记录可靠，使用很方便。ID卡全称为身份识别卡卡全称为身份识别卡(Identification Card)

20、，是一种，是一种不可写入的感应卡。不可写入的感应卡。ID卡含有固定的编号。卡含有固定的编号。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2. 芯片及应用介绍芯片及应用介绍（1）Temic e5551感应式感应式IC卡卡 芯片：芯片：Temic(Atmel下属子公司下属子公司)e5551； 工作频率：工作频率：125KHz； 存储容量：存储容量：264bits/320bits，8分区，分区，8位密码；位密码； 读写距离：读写距离：3-10cm； 擦写寿命：大于擦写寿命：大于100,000次；次； 数据保存时间：数据保存时间：10年；年；

21、 尺寸：尺寸：ISO标准卡标准卡85.6540.80mm / 厚卡厚卡85.6541.80mm； 封装材料：封装材料：PVC、ABS、PETG； 典型应用：感应式智能门锁、企业一卡通系统、典型应用：感应式智能门锁、企业一卡通系统、门禁、通道系统等。门禁、通道系统等。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用（2）Atmel AT88RF256-12感应式感应式IC卡卡（3）EM4069感应式读写感应式读写ID卡卡（4）EM4150感应式读写感应式读写ID卡卡（5）SR176感应式读写感应式读写ID卡卡（6）SRIX4K感应式读写感应

22、式读写IC卡卡（7）UCODE HSL点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2.2.6 MIFARE技术技术 MIFARE技术的技术的IC卡应用领域占世界卡应用领域占世界80%的市场份额，的市场份额，是目前射频是目前射频IC卡的工业标准，也是目前世界上使用量最大、卡的工业标准，也是目前世界上使用量最大、内存容量最大的一种感应式智能内存容量最大的一种感应式智能IC卡。卡。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1. MIFARE卡具有的优点卡具有的优点 （1）

23、操作简单、快捷）操作简单、快捷（2）抗干扰能力强）抗干扰能力强（3）可靠性高）可靠性高（4）适合于一卡多用）适合于一卡多用点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2. MIFARE卡的技术参数卡的技术参数 （1）M1fare one IC S50 （2）Mifare one IC S70点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用3. MIFARE卡的安全性卡的安全性2008年年2月，德国研究员亨利克月，德国研究员亨利克普洛茨（普洛茨（Henryk Plotz）和弗吉尼亚

24、大学计算机科学在读博士卡尔斯腾）和弗吉尼亚大学计算机科学在读博士卡尔斯腾诺尔诺尔（Karsten Nohl）成功破解了恩智浦公司的）成功破解了恩智浦公司的Mifare卡。卡。Mifare One卡是加密存储卡，尽管它能进行动态的安卡是加密存储卡，尽管它能进行动态的安全验证，但其性能远不如全验证，但其性能远不如CPU卡。有效防范卡。有效防范Mifare One卡算卡算法破解的根本方法，就是升级现有的法破解的根本方法，就是升级现有的IC卡系统，并逐步将卡系统，并逐步将逻辑加密卡替换为逻辑加密卡替换为CPU卡。卡。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术

25、与应用）技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映含有含有微处理器微处理器的电子标签的电子标签2.3.2.3物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用含有微处理器的电子标签拥有独立的含有微处理器的电子标签拥有独立的CPU处理器处理器和芯片操作系统。含有微处理器的电子标签可以更灵活和芯片操作系统。含有微处理器的电子标签可以更灵活地支持不同的应用需求，并提高了系统的安全性。地支持不同的应用需求，并提高了系统的安全性。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2.3.1 结构框图结构框图点击此处结束放

26、映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1.编解码电路编解码电路2.微处理器微处理器 中央处理器（中央处理器（CPU）是指计算机内部对数据进行处是指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件。随着理并对处理过程进行控制的部件。随着大规模集成电路大规模集成电路技技术的迅速发展，术的迅速发展，芯片芯片集成密度越来越高，集成密度越来越高，CPU可以集成在可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件，统称为成电路器件，统称为“微处理器微处理器”。3.存储器存储器点击此处

27、结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2.3.2.3.2 智能卡智能卡实例实例 智能卡芯片内部包含微处理器单元（智能卡芯片内部包含微处理器单元（CPU）、）、存储存储单元单元（RAM、ROM和和EEPROM）和输入）和输入/输出接口单元。其输出接口单元。其中，中，RAM用于存放运算过程中的中间数据，用于存放运算过程中的中间数据，ROM中固化有中固化有片内操作系统（片内操作系统（Chip Operating System，COS），），EEPROM用于存放持卡人的个人信息以及发行单位的有关信息。用于存放持卡人的个人信息以及发行单位的有关信

28、息。 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用1. MIFARE（r）PRO智能卡方案智能卡方案MIFARE（r）PRO是新一代的智能卡方案，它内部有是新一代的智能卡方案，它内部有微处理器。微处理器。MIFARE是一个完整的产品家庭，是一个完整的产品家庭，MIFARE（r）PRO保证了与保证了与MIFARE（r）S和和MIFARE（r）PLUS的兼容性，的兼容性，与现有的与现有的MIFARE（r）读写设备完全兼容。）读写设备完全兼容。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网射频识别（物联网射频识别（RFIDRFID）技术与应用）技术与应用2. 技术参数技术参数 内置工业标准内置工业标准80C51微控制器微控制器； 可以工作在接触和非接触可以工作在接触和非接触2种种模式下；模式下； 低电压、低功耗工艺，内置低电压、低功耗工艺，内置TDES协处理器；协处理器； 20(16)K字节用户字节用户ROM区；区； 256字节字节RAM； 接触界面的配置和串行通讯符合接触界面的配置和串行通讯符合ISO7816标准；标准； 符合符合ISO14443-A非接触接口（非接触接口（Mifare（r）RF）；）； 13.56MHz工作效率工作效率; 完整的硬件防碰撞算法完整的硬件防碰撞算法。点击此处结束放映点击此处结束放映