原创物联网系统中非接触近场通信方案RFID技术详解（三）_RFID模块篇

 2024-10-11 12:26  275 3 3 分类: 物联网

物联网系统中为什么要使用RFID模块

在物联网系统中使用RFID模块的原因主要可以归纳为以下几个方面：

非接触式自动识别与数据采集

RFID技术通过无线射频信号实现非接触式的自动识别和数据交换，这使得物联网系统能够实时、准确地获取物品的身份信息、位置信息以及状态信息等。相较于传统的条形码或二维码识别技术，RFID无需人工干预，大大提高了数据采集的效率和准确性，降低了运营成本，提高了管理效率。这种自动化、高效化的数据采集方式在库存管理、物流追踪等场景中尤为重要。

促进物联网系统的智能化升级

RFID模块与物联网其他技术的深度融合，如云计算、大数据、人工智能等，共同推动了物联网系统的智能化升级。通过RFID采集的数据，物联网系统能够实现对物品的实时监控、预测性维护、智能调度等功能，为企业提供更为精准、高效的管理决策支持。例如，在智能制造领域，RFID技术可以用于工件的自动识别、分拣和追踪，实现生产线的智能化改造。

增强物联网系统的安全性与可追溯性

RFID模块还具备防伪溯源的功能，能够确保物品从生产到消费的全链条可追溯。这对于食品安全、药品监管等领域尤为重要，能够有效防止假冒伪劣产品的流通，保障消费者的权益。同时，RFID模块还可以与加密技术相结合，提高物联网系统的安全性，防止数据泄露和非法访问。

适应复杂环境与应用场景

RFID技术具有耐环境性，能够在各种恶劣环境下工作，包括黑暗、脏污等环境。此外，RFID还具备穿透性，即使被纸张、木材和塑料等非金属材质包覆，也可以进行穿透性通信。这使得RFID模块在物联网系统中能够适用于更多复杂的环境和应用场景。

RFID模块具体应用场景

物流管理：用于快速识别和跟踪货物，实现自动化管理。
仓储管理：通过智能货架实现多货物的识别和管理，提高盘点效率和准确性。
生产制造：在产线管理和医药分拣线管理中，用于监测和管理生产工序。
人员考勤和门禁控制：通过RFID安全门实现自动化的考勤和门禁管理。
供应链管理：在AGV小车运输中，用于判断小车的下一步工作与前进方向。

促进物联网的普及与发展

随着物联网技术的不断发展和普及，RFID模块作为物联网感知层中的关键组件，其应用范围和场景也在不断拓展。从生产到消费、从物流到仓储、从城市到乡村，RFID模块正在逐步渗透到物联网的各个领域，为构建更加智能、高效、安全、可持续的未来世界贡献力量。

综上所述，物联网系统中使用RFID模块的原因主要包括非接触式自动识别与数据采集的高效性、促进物联网系统的智能化升级、增强物联网系统的安全性与可追溯性、适应复杂环境与应用场景的能力以及推动物联网的普及与发展等方面。

本文会再为大家详解无线通信模块家族中的一员——RFID模块。

RFID模块定义

RFID（Radio Frequency Identification）模块，即无线射频识别模块，是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的无线通信技术模块。RFID模块主要由电子标签（也称应答器或标签）、读写器（也称收发信机）和天线三部分组成。电子标签用于储存目标的信息，读写器负责发出询问信号和对标签的操作，天线则用于将信号发出并接收标签的响应信号。

RFID模块原理

RFID模块的工作原理基于无线电信号。具体过程如下：

读取器发射询问信号：读取器通过发射天线发送特定频率的射频信号，向周围寻找标签。
标签接收并回传信息：当电子标签进入射频信号所处的工作区域时，会产生感应电流，从而获得能量并被激活。电子标签将自身编号信息通过内置射频天线发送出去。
读取器接收和处理信息：读取器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调节器传送到读写器信号处理模块。解调和解码后的有效信息被送至后台主机系统进行逻辑运算，识别标签身份，并根据设定作出相应的处理和控制。

RFID模块与NFC模块的区别

RFID和NFC（Near Field Communication，近场通信）同样属于近距离、非接触式无线通信技术，但两者存在以下主要区别：

技术基础：NFC是RFID技术的一种演变，使用RFID的高频（13.56MHz）标准，但具有双向通信能力。
通信距离：RFID的传输范围可以达到几米甚至几十米，而NFC的传输范围通常在10厘米之内。
安全性：NFC由于通信距离短且采用独特的信号衰减技术，具有较高的安全性。
应用方向：NFC更多应用于消费类电子设备间的相互通讯，如移动支付、门禁系统等；RFID则更擅长于长距离识别和跟踪，如物流、仓储管理等。
通信模式：RFID通常只能进行单向通信（从标签到读取器），而NFC可以进行双向通信。

RFID模块分类

按功能特性分类

无线收发模块：
负责射频信号的发射和接收，是RFID系统中实现无线通信的关键部分。
射频识别模块：
主要包括读写器和标签两部分。读写器负责发射射频信号并接收标签返回的数据，而标签则是被识别的物体上贴有的射频芯片。这类模块广泛应用于物流、库存管理、门禁系统等领域。
射频功率放大器模块：
用于增强射频信号的功率，以提高信号的传输距离和穿透能力。
射频滤波器模块：
用于滤除射频信号中的杂波和干扰，提高信号的纯净度和可靠性。
射频开关模块：
控制射频信号的通断，实现信号的切换和选择。
射频混频器模块：
用于将两个不同频率的射频信号进行混合，产生新的频率信号，广泛应用于信号调制和解调过程中。

按读写方式分类

只读RFID模块：
只能读取标签中的信息，不能写入或修改信息。这类模块适用于只需获取物体信息而无需更改的场景。
读写RFID模块：
既能读取标签中的信息，也能向标签写入或修改信息。这类模块在需要实时更新物体信息的场景中应用广泛。

按标签类型分类

无源RFID模块：
标签内部不含电池，通过接收读写器发射的射频信号获取能量进行工作。这类模块成本低、寿命长，但读取距离和速度相对有限。
有源RFID模块：
标签内部含有电池，可以主动发射射频信号与读写器进行通信。这类模块读取距离远、速度快，但成本较高且需要定期更换电池。

按频率分类

RFID模块的频率范围广泛，从低频（LF）到高频（HF）、超高频（UHF）甚至微波频段（Microwave）都有应用。不同频率的RFID模块在传输距离、读取速度、穿透能力等方面存在差异，适用于不同的应用场景。

RFID模块选型参数

在选择RFID模块时，需要考虑以下主要参数：

频率范围：确保所选模块的频率范围符合项目使用场所的频率规格。
发射功率：了解读写器和天线的发射功率是否超过标准。
天线端口数量：根据应用程序是否需要多接口读写器，查看读写器具有的天线端口数量。
通讯接口：确保模块的通讯接口满足项目需求。
读取距离和防碰撞指数：了解模块的读取距离和防碰撞能力，以确保在复杂环境中仍能稳定工作。
开发材料：查看开发材料是否满足系统开发要求，是否支持您使用的系统以及相关的例程。

RFID模块使用注意事项

在使用RFID模块时，需要注意以下几点：

防静电措施：在研发、测试RFID模块时，应确保双手干燥并做好防静电措施。
避免高温环境：RFID模块应避免在温度过高的环境中使用，安装时应做好散热处理。
环境影响：水质和金属会对射频产品产生较大影响，应尽量避免在天线与标签之间有水或金属的介入。
天线方向性：使用线极化天线时，需考虑其方向性，尽量使标签的极化方向与天线的极化方向一致。
磁场影响：避免磁场对RFID标签的影响，这是影响模块测试性能的重要因素之一。

RFID模块厂商

RFID模块厂商众多，包括但不限于以下几家：

深圳市宏维微电子有限公司：主营Arduino周边模块、电子模块等。
深圳市伟讯嘉科技有限公司：主营RFID读写器、RFID标签、RFID天线等。
深圳市智创微智能电子有限公司：主营arduino器件、智能传感器、无线模块等。
深圳市莱卡科技有限公司：主营智能IC卡、嵌入式读写模块等。
广州灵瑞智能科技有限公司：主营RFID读写器、RFID电子标签等。

供应商A:广州盛炬智能科技

1、产品能力

（1）选型手册

（2）主推型号1:CUT100-A

产品详情介绍

广州盛炬智能科技自主研发了一款CPU卡读写模块CUT100-A/CU100-A，UART通讯接口，支持PSAM卡透传指令，支持非接触式CPU卡透传指令，高度集成的函数调用指令，实现对FM1208卡的自创目录、自创文件大小和自定义密钥管理系统，可以自定义文件系统灵活操作CPU卡。调试简单方便，直接串口调试助手发送串口命令即可。应用场合有门禁读卡器、消费机、对讲机、储物柜等行业。