物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中非接觸近場通信方案RFID技術詳解（四）_RFID芯片篇

01

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用RFID芯片

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用RFID芯片的原因主要可以歸結為以下幾個方面：

非接觸式自動識別與數(shù)據(jù)采集

RFID芯片通過無線電波與讀寫器進行通信，無需物理接觸即可實現(xiàn)信息的讀取和寫入，這極大地提高了數(shù)據(jù)交換的便捷性和效率。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，RFID芯片能夠自動識別和采集物品的身份信息、位置信息以及狀態(tài)信息等，無需人工干預，從而降低了人為錯誤和提高了數(shù)據(jù)采集的實時性和準確性。

高效的數(shù)據(jù)處理能力

隨著技術的進步，RFID芯片的數(shù)據(jù)存儲容量日益增大，能夠存儲更多的信息，滿足復雜應用場景的需求。同時，RFID芯片具備高速的數(shù)據(jù)處理能力，能夠迅速響應讀寫器的指令，并實時返回數(shù)據(jù)，這為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供了高效的數(shù)據(jù)支持。

促進物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化升級

RFID芯片與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的其他技術（如云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等）深度融合，共同推動了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化升級。通過RFID芯片采集的數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對物品的實時監(jiān)控、預測性維護、智能調(diào)度等功能，為企業(yè)提供更為精準、高效的管理決策支持。例如，在智能倉庫管理中，RFID芯片可以實時追蹤貨物的位置和狀態(tài)，提高庫存管理的準確性和效率。

增強物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與可追溯性

RFID芯片采用多種加密技術和安全協(xié)議，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的安全性和完整性，防止信息泄露和篡改。這對于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性至關重要。同時，RFID芯片還具備防偽溯源的功能，能夠確保物品從生產(chǎn)到消費的全鏈條可追溯，為食品安全、藥品監(jiān)管等領域提供了有力的技術支持。

適應復雜環(huán)境與應用場景

RFID芯片具有耐環(huán)境性，能夠在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。例如，在高溫、低溫、潮濕等環(huán)境下，RFID芯片仍能保持穩(wěn)定的性能，確保數(shù)據(jù)的正常傳輸。這使得RFID芯片在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中具有廣泛的應用場景，包括物流管理、倉儲管理、生產(chǎn)制造、人員考勤和門禁控制等多個領域。

RFID芯片的具體應用場景

RFID芯片的應用場景非常廣泛，包括但不限于以下幾個方面：

物流管理：在貨物運輸過程中實現(xiàn)實時追蹤和監(jiān)控。

庫存管理：快速準確地盤點庫存物品。

門禁系統(tǒng)：實現(xiàn)無接觸式門禁控制。

支付系統(tǒng)：在零售、交通等領域實現(xiàn)快速支付。

資產(chǎn)管理：對固定資產(chǎn)進行追蹤和管理。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用RFID芯片的原因主要包括非接觸式自動識別與數(shù)據(jù)采集的高效性、高效的數(shù)據(jù)處理能力、促進物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化升級、增強物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與可追溯性以及適應復雜環(huán)境與應用場景的能力。這些因素共同推動了RFID芯片在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的廣泛應用和發(fā)展。

本文會再為大家詳解無線通信模塊家族中的一員——RFID芯片。

02

RFID芯片的定義

RFID芯片，全稱無線射頻識別芯片，是一種利用射頻信號進行非接觸式數(shù)據(jù)交換的微型電子裝置。它集成了存儲、處理和控制電路，通過無線電波與讀寫器進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取、寫入和存儲。RFID芯片就像是物聯(lián)網(wǎng)時代的一個個“隱形身份證”，為每一個物體賦予了唯一的身份標識和信息載體。

03

RFID芯片的原理

RFID芯片的工作原理基于電磁感應或電磁波反射的原理。當RFID標簽進入讀寫器的射頻場時，標簽會接收到讀寫器發(fā)出的射頻信號，并憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標簽）或由標簽主動發(fā)送某一頻率的信號（有源標簽）。讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。

04

RFID芯片的分類

RFID芯片可以按照多種方式進行分類，以下是一些常見的分類方式：

按頻率分類：低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）以及微波頻段（Microwave）芯片。低頻芯片穩(wěn)定性高，適用于短距離應用；高頻芯片數(shù)據(jù)傳輸速度快，適用于票務、支付等；超高頻芯片標簽識別距離遠，適用于物流跟蹤；微波頻段芯片速度更快，適用于高速移動物體跟蹤。

按供電方式分類：被動式標簽芯片（無需電池供電，由讀寫器供電）、半主動標簽芯片（帶有一個電池供電的傳感器模塊，可以自動監(jiān)測和上傳傳感器數(shù)據(jù)）和主動式標簽芯片（自帶電池，可以主動發(fā)送數(shù)據(jù)）。

05

RFID芯片與NFC芯片的區(qū)別

RFID芯片和NFC芯片在功能層面都是通過射頻技術實現(xiàn)短距離通信，但它們在多個方面存在顯著差異：

結構組成：RFID系統(tǒng)包含閱讀器、標簽和天線；而NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能整合進一塊單芯片上。

通信方式：RFID實現(xiàn)單向無線通信，而NFC可以單向和雙向通信，支持更復雜的交互。

通信距離：RFID的傳輸范圍可以達到幾米甚至幾十米，而NFC的傳輸范圍通常限制在幾厘米內(nèi)。

應用場景：RFID更多被應用在生產(chǎn)、物流、跟蹤、資產(chǎn)管理等領域；而NFC則更多應用于門禁、公交、手機支付等消費類電子設備相互通訊的場景。

06

RFID芯片的選型參數(shù)

在選擇RFID芯片時，需要考慮以下主要參數(shù)：

頻率：根據(jù)應用場景選擇合適的頻率范圍，如低頻、高頻、超高頻或微波頻段。

存儲容量：根據(jù)需要存儲的數(shù)據(jù)量選擇合適的存儲容量。

讀寫速度：根據(jù)應用場景對讀寫速度的要求進行選擇。

安全性：考慮是否需要加密功能以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

成本：根據(jù)預算選擇合適的芯片型號。

07

RFID芯片的使用注意事項

在使用RFID芯片時，需要注意以下幾點：

標簽類型匹配：根據(jù)應用場景選擇合適的RFID標簽類型，如有源、無源、高頻、超高頻等。

標簽方向與位置：標簽的放置方向和位置對讀卡效果有很大影響，應確保標簽垂直于讀取器的天線方向，并盡量避免被金屬物體遮擋。

參數(shù)設置合理：合理設置讀取器的各項參數(shù)，如發(fā)射功率、讀取速率、頻率等，以避免電磁干擾和確保有效讀取。

環(huán)境控制：注意控制使用環(huán)境的溫濕度條件，避免極端環(huán)境對RFID標簽和讀取器性能的影響。

加密傳輸：在RFID數(shù)據(jù)傳輸過程中采用加密技術，確保數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

08

RFID芯片的廠商

RFID芯片市場上有許多知名的廠商，如NXP（恩智浦）、TI（德州儀器）、ST（意法半導體）、Alien Technology等。這些廠商提供多種類型的RFID芯片，以滿足不同應用場景的需求。請注意，隨著技術的不斷發(fā)展和市場的變化，新的廠商和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，建議在選擇時仔細比較不同產(chǎn)品的性能和價格。

09

供應商A：中科微

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊

（2）主推型號1：Si24R2E

產(chǎn)品詳情介紹

Si24R2E 是一顆工作在 2.45GHz ISM 頻段，專為低功耗有源 RFID 應用場合設計， 集成嵌入式 2.45GHz 無線射頻發(fā)射器模塊、128 次可編程 NVM 存儲器模塊以及自動發(fā) 射控制器模塊等。工作頻率范圍為 2400MHz-2525MHz，共有 126 個 1MHz 帶寬的信道。 內(nèi)部集成高 PSRR 的 LDO 電源，保證 1.9-3.6V 寬電源范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

Si24R2E 采用 GFSK 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術。數(shù)據(jù)傳輸速率可配置，支持 2Mbps、 1Mbps 和 250Kbps 三種數(shù)據(jù)速率。高的數(shù)據(jù)速率可以在更短的時間完成同樣的數(shù)據(jù)收 發(fā)，因此可以具有更低的功耗。芯片輸出功率可調(diào)節(jié)，根據(jù)實際應用場合配置相應適合 的輸出功率，節(jié)省系統(tǒng)的功耗。

Si24R2E 針對低功耗應用場合進行了特別優(yōu)化，在關斷模式下，所有寄存器值與 FIFO 值保持不變，關斷電流為 700nA；在待機模式下，時鐘保持工作，工作電流為 15uA， 并且可以在最長 130uS 時間內(nèi)開始數(shù)據(jù)的發(fā)射。

Si24R2E 開啟自動發(fā)射功能，內(nèi)部 Watchdog 與內(nèi)部 RCOSC 時鐘工作，內(nèi)部 Timer 計時器開始計時，芯片工作在睡眠狀態(tài)下，此時待機電流僅為 700nA。當內(nèi)部 Timer 計 時器計滿，自動發(fā)射控制器自動完成數(shù)據(jù)從 NVM 存儲器的裝載與發(fā)射，數(shù)據(jù)發(fā)射完成 后，芯片立即進入睡眠狀態(tài)。Si24R2E 的平均功耗非常低，特別適合紐扣電池供電的應 用系統(tǒng)。

Si24R2E 操作方便，不需要外部 MCU，即可以自動完成數(shù)據(jù)的裝載與發(fā)射。NVM 存儲器可以存儲寄存器配置與發(fā)射的數(shù)據(jù)內(nèi)容，掉電后不會丟失，數(shù)據(jù)可保持 10 年以 上。在 3.3V 供電電壓下，無需外部高壓，外部 MCU 可以通過芯片的四線 SPI 接口完 成 NVM 的配置編程，芯片最大可編程次數(shù)為 128 次，芯片支持 NMV 加鎖，防止 NVM 配置數(shù)據(jù)回讀，保證用戶數(shù)據(jù)安全。

Si24R2E 具有非常低的系統(tǒng)應用成本，不需要外部 MCU，僅少量外圍無源器件即 可以組成一個有源 RFID 無線數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)。

硬件參考設計

（如有侵權，聯(lián)系刪除）

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