智能標簽的特點及其在射頻識別系統中的設計與實現

摘 要:傳統的條碼技術在信息管理中已經不能適應當前的生產與生活需求，隨著電子技術的發展，智能標簽已經進入了人們的生活中，從各種磁卡的使用到物流標簽都可以看到智能標簽系統的應用，本文從其特征出發，介紹了其系統的硬件、軟件的構成與功能實現，說明其具有傳統標簽不可比擬的優勢，將成為物流、管理等領域的新熱點。

關鍵詞:智能標簽; RFID;系統組成;通信設計

中圖分類號:TP391.44 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0041-01

一、智能標簽的基本特征

(一)智能標簽的含義

支持智能化標簽的是RFID技術，是一種非接觸的識別技術，主要是利用閱讀器和射頻信號識別來完成對數據的采集，這個過程無需人工干預。隨著RFID技術的發展，其促進了智能化標簽的產生與發展。所謂智能化標簽就是RFID的一個應用形式，即射頻識別標簽，標簽可以制成自私性的標簽卷供應，形式輕薄靈活，方便使用，且智能標簽內可以儲存信息一共識別。

(二)智能標簽的特征

和以往的條碼相比較，智能標簽的優勢更加明顯，其特征如下:可以存儲信息，其容量隨著材料技術發展正逐步增加;數據可讀寫，智能標簽利用讀取器可以實現非接觸讀取，并可以將信息集中起來完成處理，以此可以讀取多個標簽，也可將信息寫入到標簽中;形式靈活，RFID在讀取信息的時候不受形狀與尺寸的影響，因此智能標簽就可以采用更加靈活的形式，小型化、多樣化是其突出的特征;應用范圍廣泛，傳統的標簽在環境改變的時候會受到污染，容易導致信息丟失，而智能標簽對水、油、有機溶劑等其他污染有較好的抵抗能力，因為其材質可以針對性選擇，且在黑暗中也可完成對數據信息讀取;標簽可以重復利用，RFID支持的智能標簽保存的是電子數據，可以反復讀取、寫入，所以標簽可以回收并在此投入使用。尤其是被動式的標簽可以省去保養的過程，更加的便利;標簽具有穿透性，在實際應用中如果標簽被紙張、布料等包裝材料包裹的時候，只要是非金屬物質，其數據信息仍然可以被掃描讀取，不受影響;閱讀的距離遠速度快，RFID技術的發展使其可以同時讀取多個標簽的信息，且速度快，只需要將智能標簽防止在掃描范圍內就可完成讀取，同時智能標簽可以通過加密進行保護。

二、智能標簽系統的結構與工作原理分析

智能標簽的基本結構有三個模塊構成，智能標簽:標簽中設置有芯片，其中的線圈作為通信電路，主要完成標簽與射頻天線之間的通信;射頻天線，同主機相連接，用于完成智能標簽與閱讀器之間的射頻信號傳遞;讀取器，通常與主機相連接，主要是讀取標簽內存儲的數據信息。

工作原理上看，指標標簽的工作是數據的載體，實際上就是RFID系統中的一個應答器裝置。在讀取中，標簽受到讀取器產生并發射的無線射頻信號的激發，而內部產生感應電流，芯片被激活;芯片就可將包含的數據通過標簽的內置天線向讀取器進行發生;RFID系統的射頻天線接收這個信號并經過天線傳送到閱讀器中，閱讀器對其進行解碼和調制即可獲得標簽中所存儲的信息。

三、智能標簽在射頻識別系統中的設計與實現

(一)硬件設計

系統的核心是讀寫裝置，系統可以分為以下幾個部分:主控部分、I/O通信部分、存儲其部分、智能標簽通信部分。讀寫器的主控部分是利用一個芯片系統，復雜對讀寫器的各個部分進行控制;I/O通信部分則是控制讀寫器與外部計算機的信息交互，文本設計的讀寫器中利用串行接口與外部計算機相連，處理指令，并將讀寫器的相應指令傳回計算機;在讀寫器完成與智能標簽的通信時，要按照傳輸數據的需求來進行解碼，因此在這部分的硬件設計中必須考慮從CPU接收指令后必須按照約定的協議進行編碼，并將編碼后的信號進行調制然后利用天線傳輸，同時等待智能標簽的反饋信號，接收到反饋信號后將其進行解碼，傳回到CPU中，通常選擇讀寫器射頻天線的發射頻率為固定頻段。在設計中還應根據實際的應用情況選擇相應的讀寫距離，通過增加天線功率的方式可以獲得更遠的通信距離，保證智能標簽被有效的讀取。最后在讀寫器設計時還應設置存儲器，以此暫存智能標簽的讀取數據。

(二)系統的軟件功能設計

從系統的軟件層面上看，其主要應滿足以下幾個功能模塊的功能實現，主控功能、通信功能管理、存儲功能、I/O功能，以此處理與中斷功能等。主控功能就是可以完成對各部分的程序調度。系統在運行的時候通過I/O中斷從外部讀入主機的指令，在得到請求后將交由對應的模塊完成處理，如寫入標簽、讀取標簽等等，在處理完成后中斷的指令將響應信息反饋給主機。在系統運行中為了防止通信的誤報、操作超時等情況，當出現某個錯誤要被處理的時候，系統將產生中斷，中斷處理程序會及時的檢測錯誤的信息，并交由相應的異常處理程序完成處理，從而保證系統的正常運行。

(三)通信協議的設計

通信是智能標簽實現功能的重要方式，為了方便處理數據，讀寫器工作的時候數據流可以表示為三層結構。在最低層是數據傳輸層，是讀寫器與外部主機完成通信傳輸的數據幀，這是外部主機箱其發出的命令請求。系統在接收到數據幀后，就會校驗其完整性，然后才從傳輸層數據幀中分離出指令層數據，根據指令的類型完成下一步的操作，如發送指令給標簽、訪問內部數據等等。指令層數據與提供外部編程接口的數據應保持一致，用戶按照協議提供的任務層數據，就可完成與讀寫器的交互。協議層主要是完成智能標簽數據交互的相關數據，這層數據包括了:標志域、指令域、參數域、數據域、循環校驗等，各個不同的域利用整字節序列構成。

四、結束語

隨著科技的發展，智能標簽在生活中出現的頻率越來越高，其極大的提高了人們對物流管理的效率，尤其是隨著技術發展可印刷的智能化標簽將進入人們的生活，這可以改變傳統標簽的局限性，使得其最終代替傳統的條碼識別系統，進入到物流、管理中。

參考文獻:

[1]吳建浩.無線射頻標簽RFID浪潮席卷全球[J].電子產品世界，2007，(03)

[2]苗增陽.射頻識別技術的應用實現和思考[J].南陽師范學院學報，2011，(09)

[3]丁健.射頻識別技術在我國的應用現狀與發展前景[J].射頻世界，2010，(06)