目前大多數(shù)RFID讀取器必須使用一個以上的處理器才能符合應(yīng)用裝置需求，透過使用匯聚型（Convergent）處理器，以單一處理器即可滿足。本文將聚焦于RFID讀取器的功能，探索必須在RFID讀取器上執(zhí)行的基本軟件元件以及伺服器連結(jié)，并提供利用單一處理器完成相關(guān)設(shè)計的系統(tǒng)設(shè)定建議。

RFID應(yīng)用概述

由于能對多重品項進(jìn)行同時監(jiān)測，而不需要有人去＂觸碰＂每個品項（例如：使用手持式條碼掃描器），是故，RFID技術(shù)使許多新型態(tài)的應(yīng)用得以實現(xiàn)，能夠因為此自動化辨識而獲益的應(yīng)用領(lǐng)域類型，包括了像是存貨控制、后勤管理（logistics management）、監(jiān)控、以及收費系統(tǒng)等各種不同的區(qū)域。

目前最普遍并以商品為導(dǎo)向的通用產(chǎn)品碼（UPC）是一種一維（1 D）條碼，幾乎是在每一樣能夠供大眾購買的物品上。此條碼中包含了被黏貼品項的相關(guān)資訊，可能也包括了該品項的建議零售價亦或是生產(chǎn)地點與日期。1 D與2 D條碼也可以被用來追蹤某項物品的運送細(xì)節(jié)。

RFID技術(shù)利用產(chǎn)品電子編碼（EPC）取代了UPC，其形式為一組位元串流。EPC至少允許包含于同一組條碼中的相同型態(tài)資訊可以被自動的搜集與進(jìn)行遠(yuǎn)端存取，使得人的介入最小化。此外，EPC可以包含更多被貼上標(biāo)簽之品項的獨特辨識（unique identifying）特性相關(guān)資訊，即便是有許多相同品項。還有，不同于常見的條碼，不論品項朝向哪個方向或是周遭的照明條件如何都沒有關(guān)系，這些品項仍然可以被偵測到并加以追蹤。霧氣、黑暗、甚至倉庫里的灰塵都沒有影響。

以下是目前一些RFID系統(tǒng)的主要應(yīng)用案例：

·超級市場的食物集貨架以及箱子，它們可以對資產(chǎn)進(jìn)行追蹤，并且對資產(chǎn)集中處提供更良好的管理。由于具有能夠?qū)懭霕?biāo)簽的 能力，因此可以加入額外的資訊（例如：出售截止日期）。此外，可以利用自動化重新訂貨來保持貨架上有適當(dāng)?shù)拇尕洝?

·在圖書館中，它們可以用來使借還書的程序自動化，在以往，這些程序都必須利用條碼掃瞄器逐一的讀取標(biāo)簽以進(jìn)行辨識。

·使用在衣服標(biāo)簽上，它們可用以辨識品項的真正來源。藉由使用標(biāo)簽中的辨識數(shù)字，品項得以被證實其可靠性，或者是被挑選出來調(diào)查其是否為偽造的。

·在制藥工業(yè)中，它們可以用以保護(hù)產(chǎn)品，避免仿冒品的供應(yīng)。

·在運動競賽中，它們可以在長距離賽跑中精確地追蹤一個賽跑者的進(jìn)度。

RFID系統(tǒng)概觀

RFID使用位元串流的無線射頻（RF）傳送方式來與物件進(jìn)行溝通、辨識、分類、或追蹤。每個物件都擁有其專屬的RFID標(biāo)簽（也可以稱為答詢機(jī)：Transponder）。整體的系統(tǒng)會配備有標(biāo)籤讀取器，為接收來自于每個標(biāo)簽上的RF能量的子系統(tǒng)。讀取器內(nèi)建的軟件會負(fù)責(zé)詢問、解碼、以及處理接收到的標(biāo)簽資訊；它還會跟存有標(biāo)簽資料庫以及其他相關(guān)資訊的庫存系統(tǒng)進(jìn)行溝通。圖1所示為RFID系統(tǒng)的概念性圖解。

圖1.RFID系統(tǒng)的簡化圖解
在系統(tǒng)前端，＂信號鏈＂（signal chain）從粘貼在物品上的小標(biāo)簽（tag）開始；當(dāng)此標(biāo)籤位在特定的區(qū)域時，RFID讀取器將會偵測到其存在，并讀取其以位元串流形式所傳達(dá)的資訊。在系統(tǒng)的后端，位于企業(yè)中以伺服器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)會維護(hù)與更新標(biāo)簽資料庫，發(fā)出警示或是啟用其它以資訊為基礎(chǔ)的處理程序。

RFID讀取器

目前大多數(shù)RFID讀取器都使用超過一個以上的處理器以滿足應(yīng)用裝置需要。通常信號處理器會連接到一組模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）以及一組數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）上。接著網(wǎng)路處理器會與本地或是遠(yuǎn)端的伺服器進(jìn)行溝通以便儲存或是讀取資訊。

RFID讀取器對個別獨立的標(biāo)簽與追蹤／管理系統(tǒng)之間提供了連結(jié)。除了具有多樣的尺寸外型之外，它通常也都小到足以掛載于柜臺、三腳架、或是墻上。依據(jù)應(yīng)用裝置以及運作上的條件，可能會同時使用多重的讀取器以便在特定區(qū)域內(nèi)提供足夠的服務(wù)能力。舉例來說，在倉庫中的讀取器網(wǎng)路可以確保所有從A點移送到B點的集貨架，都能百分之百的被查詢過并記錄下來。

總體而言，讀取器提供了三項主要的功能：與標(biāo)簽進(jìn)行雙向溝通，以便將每個標(biāo)簽區(qū)隔開來；將接收到的資訊做初步處理；連接將資訊連回企業(yè)中的伺服器。

RFID讀取器必須在運作現(xiàn)場對多個標(biāo)簽進(jìn)行處理─對于空間受限區(qū)域的應(yīng)用領(lǐng)域而言，這是一個相當(dāng)重要的考量（舉例來說，儲存在許多的工廠集貨架上有多個貼有標(biāo)簽的產(chǎn)品）。

在多個讀取器／標(biāo)簽的場合中，主要的挑戰(zhàn)乃是在同一時間有許多讀取器送出查詢需求，而也有多個標(biāo)簽進(jìn)行回應(yīng)時所會發(fā)生的碰撞（collision）。要避免這個問題的最常用方法，就是使用某些形式的分時多工（time-division multiplexing）演算法。這些讀取器可以設(shè)定為在不同的時間進(jìn)行查詢，而標(biāo)簽則可以設(shè)定為在經(jīng)過隨機(jī)的時間間隔之后進(jìn)行回應(yīng)，這很明顯能以嵌入式軟件來實現(xiàn)，并提供額外的彈性。

RFID 答詢機(jī)（標(biāo)簽）

一個RFID標(biāo)簽包含了一組IC晶片其中存有關(guān)于貼上該標(biāo)簽之物件的獨特資訊（像是EPC資料）、一組天線（通常是印刷電路的形式）用以接收來自于讀取器的RF能量與傳送資訊、以及某些類型的外殼～用來將標(biāo)簽的元件加以封裝。特別需要記得的是，前述所提到的「物品（object）」一詞適用于任何數(shù)量的不同物件，從工廠的商品一直到動物、人類皆適用。從標(biāo)簽到讀取器之間的距離是一個重要的系統(tǒng)變數(shù)，會受到標(biāo)簽技術(shù)的直接影響。標(biāo)簽有被動式、主動式、或者半主動式。

被動式標(biāo)簽

被動式標(biāo)簽是最簡單的型態(tài)。它們唯一的供電是藉由來自于讀取器所傳送的RF能量，因而不需要內(nèi)建電池，所以它們比較便宜、結(jié)構(gòu)較耐用、以及相當(dāng)?shù)男∏桑ɡ纾捍蠹s是拇指指甲般的大小）。然而，被動式標(biāo)簽的讀取器對標(biāo)簽范圍（reader-to-tag range）是有限的，因為其所接收到的功率取決于它們和RFID讀取器的實體接近程度。

鏈結(jié)的范圍也會因所選擇的RF頻率而受到影響。低頻率（LF）標(biāo)簽通常是采用 125 kHz到 135 kHz的頻譜區(qū)間，因為它們的范圍相當(dāng)有限，而它們主要是用于存取控制以及動物用標(biāo)簽等方面。高頻（HF）標(biāo)簽最常在13.56 MHz波段下運作，范圍可以達(dá)到數(shù)尺。它們最常使用在簡單的一對一物件讀取上，像是存取控制、收費系統(tǒng)、以及可攜式品項的追蹤，好比圖書館的書籍。

在另一方面，UHF標(biāo)簽的運作頻率是從850 MHz到950MHz之間，并且具有相當(dāng)長距離的范圍～10呎或更遠(yuǎn)。此外，因為潛在的更大頻寬，所以讀取器可以同時對許多這類型的標(biāo)簽進(jìn)行查詢，這點和低頻率的一對一標(biāo)簽讀取處理程序相反。這個特性可以協(xié)助將特定區(qū)域內(nèi)的多重讀取器需求最小化，也使得UHF標(biāo)簽在業(yè)界的存貨追蹤與控制方面之應(yīng)用上非常受到歡迎。然而UHF標(biāo)簽無法有效的穿透液體，這是它的主要缺點，也使得它們無法使用在充滿液體的物品上，像是飲料以及人體。想要追蹤這些品項，通常會以HF標(biāo)簽來取代。