* 部分資料來自我們博士的PPT，部分來自網絡和他人的論文。
* 我們使用的教材是清華大學出版社出版的《智能卡技術(第四版)——IC卡、RFID標簽與物聯網(清華大學計算機系列教材)》（王愛英 主編）
* 我僅僅整理了下邊的內容
射頻識別技術
射頻識別（Radio Frequency Identification, RFID）技術是一種非接觸自動識別技術，利用射頻信號通過空間耦合(電感或電磁耦合)或雷達反射的傳輸特性，實現無接觸信息傳遞並通過所傳遞的信息達到識別目的。射頻識別技術在國內最廣泛的應用是射頻識別卡。
擴展 常見的自動識別方法和技術包括：光學符號識別技術、語音識別技術、生物計量識別技術、IC卡技術、條形碼技術和RFID射頻技術等。
RFID較其它技術明顯的優點是電子標簽和閱讀器無需接觸便可完成識別。
智能卡（IC卡）
智能卡（"Smart Card"），也稱作集成電路卡（Integrated Circuit card，即 IC 卡）。它一般指將集成電路芯片嵌裝於塑料等基片上制成的卡片，外形與磁卡相似，芯片具有存儲、加密及數據處理等功能。現在，IC 卡產品已經進入到金融、電信、交通、醫療、身份證明等各種領域 。
根據讀寫方法的不同，IC 卡可以分為接觸式 IC 卡和非接觸式 IC 卡。兩種卡的集成電路均密封在塑料卡基片內部，可防水，防塵，防磁。接觸式 IC 卡的表面可以看到一個方型鍍金接口，共有八個或六個鍍金觸點，用於與讀寫器接觸，通過電流信號完成讀寫。非接觸式 IC 卡的卡內除了包含 IC 卡電路，還含有相關射頻收發電路及天線線圈。IC 卡在一定距離內即可接收讀寫器的信號，實現非接觸讀寫。
射頻識別卡
射頻識別卡（簡稱射頻卡、RFID 卡）， 也被稱作非接觸式 IC 卡（Contactless Smart Card）或非接觸 IC 卡、非接觸卡、感應卡。可廣泛應用於物流、個人身份識別、智能停車場、門禁系統、防偽系統及生產過程控制等多種無線射頻識別系統。
RFID 卡的優點
pass
RFID 卡的應用
pass
RFID系統
RFID系統由五個組件構成，包括：傳送器、接收器、微處理器、天線、標簽。傳送器、接收器和微處理器通常都被封裝在一起，又統稱為閱讀器，所以工業界經常將RFID系統分為為閱讀器（Reader）、天線（Antenna）和標簽（Tag）三大組件。
- 閱讀器：讀取或讀/寫電子標簽信息的設備，主要任務是控制射頻模塊向標簽發射讀取信號，並接收標簽的應答，對標簽的對象標識信息進行解碼，將對象標識信息連帶標簽上其它相關信息傳輸到主機以供處理。
- 天線：標簽與閱讀器之間傳輸數據的發射、接收裝置。
- 電子標簽(或稱射頻標簽、應答器)：由芯片及內置天線組成。芯片內保存有一定格式的電子數據，作為待識別物品的標識性信息，是射頻識別系統真正的數據載體。內置天線用於和射頻天線間進行通信。
工作原理
電子標簽進入天線磁場后，如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號，就能憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（無源標簽），或者主動發送某一頻率的信號（有源標簽），閱讀器讀取信息並解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理 。
工作流程
1. 閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號；
2. 當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流，射頻卡獲得能量被激活；
3. 射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去；
4. 系統接收天線接收到從射頻卡發送來的載波信號，經天線調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼，然后送到后台主系統進行相關處理；
5. 主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定作出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。
射頻信號的耦合
閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種：
(Ⅰ) 電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現耦合，依據的是電磁感應定律。
(Ⅱ) 電磁反向散射耦合。雷達原理模型，發射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據的是電磁波的空間傳播規律。
| 電感耦合 |
電磁反向散射耦合 |
|
| 模型 |
變壓器模型 |
雷達原理模型 |
| 原理 |
電磁感應定律 |
電磁波的空間傳播規律 |
| 典型工作距離 |
10～20cm |
3～10m |
| 典型工作頻率 |
125kHz, 225kHz, 13.56MHz |
433MHz, 915MHz, 2.45GHz, 5.8GHz |
| 標簽 |
具有環形天線的典型低頻、高頻標簽 |
具有雙極天線的超高頻和微波標簽 |
針對上述兩種耦合方式而采用的兩種調制方式為負載調制和反向散射調制。
RFID頻率
RFID頻率是RFID系統的一個很重要的參數指標，它決定了工作原理、通信距離、設備成本、天線形狀和應用領域等因素。RFID典型的工作頻率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作頻率的不同，RFID系統集中在低頻、高頻和超高頻三個區域。
頻率越高，傳播距離越遠，但是繞射或穿透能力較弱。
雙頻標簽與雙頻系統
利用高頻和低頻的各自長處設計識別距離較遠和穿透能力較強的雙頻產品，可用於動物識別、導體材料干擾和潮濕的環境。
雙頻RFID系統主要應用於距離要求較遠、多卡識別和高速識別的場合，如：供應鏈管理、人員流動跟蹤、動物跟蹤與識別、采礦作業和地下路網管理及運動計時等。
我國RFID的頻段規划
UHF頻段的RFID技術具有電波傳播性好、標簽尺寸適中等特點，適合長距離識別和大規模應用，因此一直是業界關注的熱點。
各國在這一頻段的頻率規划及使用情況各不相同（歐洲使用的超高頻是 865~868MHz，美國是 902~928MHz，日本是 952MHz~954MHz），但都集中在 860~960MHz 范圍內。
我國UHF頻段試行使用頻率為 840~845MHz 和 920~925MHz。
射頻識別系統的分類
射頻識別系統中標簽與讀寫器之間的作用距離是射頻識別系統應用中的一個重要指標。根據作用距離，標簽天線和讀寫器之間的耦合可以分為三類：密耦合系統、遙耦合系統和遠距離系統。
(1) 密耦合系統
密耦合系統的典型作用距離范圍是 0～1cm。密耦合系統的標簽與閱讀器之間是電感耦合。其工作頻率一般在 30MHz 以下。
(2) 遙耦合系統
遙耦合系統的典型作用距離可以達到 1m。遙耦合系統又可以細分為近耦合系統和疏耦合系統，前者的典型作用距離為 15cm，后者為 1m。所有遙耦合系統在閱讀器和標簽之間都是電感耦合。遙耦合系統的典型工作頻率為 13.56MHz,也有其他頻率，如 6.75MHz，27.125MHz 或者 135kHz 以下。
下一篇博文的實驗就是一個近耦合系統，我粗略測量發現通信距離是4cm左右，工作頻率是13.56MHz
(3) 遠距離系統
遠距離系統的典型作用距離是 1～10m，個別系統也有更遠的作用距離。所有的遠距離系統的閱讀器和標簽之間都是電磁反向散射耦合。遠距離系統都是在微波范圍內用電磁波工作的，發送頻率通常為 2.45GHz,也有系統使用的頻 率為 5.8GHz 和24.125GHz。
其他相關技術
-
能量傳送
閱讀器和 RFID 卡之間能量的傳遞基於耦合變壓器原理。
-
數據傳送
- 信號調制
- 數據編碼
負載調諧，用數據信號來對卡里的負載進行數字調節。
常用的數字調制技術有 振幅鍵控 (Amplitude Shift Keying,ASK) 、頻移鍵控 (Frequency Shift Keying,FSK)和相移鍵控(Phase Shift Keying,PSK)。ASK 和 PSK 更為常用。
數據編碼，一方面便於數據傳輸，另一方面可以對傳輸的數據進行加密。
射頻識別系統通常使用的編碼方法有：NRZ 編碼(Non-Return-to-Zero)、曼徹斯特編碼(Manchester)、單極性歸零制編碼、米勒編碼(Miller)、修正的米勒編碼、差動雙向編碼、差動編碼。
-
數據完整性
- 校驗
- 多路存取
在射頻識別的通信過程中最常用的校驗方法是奇偶校驗、循環冗余校驗(CRC)還有縱向冗余校驗。
射頻識別系統工作時，有兩種最基本的通信：從閱讀器到標簽的通信和從標簽到閱讀器的通信。
無線電通信系統中多路存取方法基本上有以下幾種：空分多路法(SCDMA)、時分多路法(TDMA)、頻分多路法(FDMA)、碼分多路法(CDMA)。在射頻識別系統中，一般采用的是TDMA。
防沖突算法，基於幀的分時隙的ALOHA協議，Q協議、隨機二進制樹協議和查詢二叉樹協議。
-
數據安全性
- 相互對稱的鑒別
- 加密的數據傳輸
技術的具體細節可以到文末下載我們博士的PPT，結合課本認真學習。
近耦合IC卡——Mifare 1
目前市場上應用較多的是載波頻率為 13.56MHz，工作距離在 2.5～10cm 的近耦合IC卡，其國際標准為ISO/IEC 14443。
Philips 是世界上最早研制 RFID 卡的公司，其 Mifare 技術已經被制定為 IS0/IEC 14443 TYPE A 國際標准。
Mifare 1 卡的特性
pass
Mifare 1 芯片邏輯結構
Mifare 1芯片內部結構較為復雜，可分為射頻接口、數字處理單元、EEPROM三部分：
- 射頻接口：在 RF 射頻接口電路中，包括有波形轉換模塊。它可接收讀寫器上的 13.56MHZ 的無線電調制頻率，一方面送調制/解調模塊，另一方面進行波形轉換，然后對其整流濾波，接着對電壓進行穩壓等進一步的處理，最終輸出供給卡片上的電路工作。
- 防沖突模塊：如果有多張Mifare 1卡片處在讀寫器的天線的工作范圍之內時，防沖突模塊的防沖突功能將被啟動工作：根據卡片的序列號來選定一張卡片。被選中的卡片將直接與讀寫器進行數據交換，未被選擇的卡片處於等待狀態，准備與讀寫器進行通信。
- 認證模塊：在選中一張卡片后，任何對卡片上存儲區的操作都必須要經過認證過程，只有經過密碼校驗才可對數據塊進行訪問。Mifare 1 卡片上有 16 個扇區，每個扇區都可分別設置各自的密碼，互不干涉。因此每個扇區可獨立地應用於一個應用場合。整個卡片可以設計成“一卡通”形式來應用。
- 控制和算術運算單元：這一單元是整個卡片的控制中心，是卡片的“大腦”。它主要對整個卡片的各個單位進行微操作控制，協調卡片的各個步驟；同時還對各種收／發的數據進行算術運算處理、CRC 運算處理等等。
- EEPROM 接口：連接到 EEPROM。
- 加密單元：Mifare 的 CRYPTO1 數據流加密算法將保證卡片與讀寫器通信時的數據安全。
- EEPROM：1K 字節，分 16 個扇區。每扇區 4個塊，每塊 16 字節。
存儲器的組織結構和讀寫控制
下面就不寫了，這一節的PPT我也沒有，不夠我們博士倒是有的，這方面的知識也是很重要的。
pass
The End
下篇博文呢我會寫基於 Arduino 的簡單的 RFID 實驗，也是完成我們博士的實驗報告的依據。
最后附上跟本文相關的一些資料：
MF_RC522中文資料.pdf
MF1_S50.pdf
MF1_S50簡介(中文).pdf
RC500_射頻識別卡讀寫模塊的設計與應用.pdf
第七章-射頻識別技術基礎（IC卡和RFID標簽）1——20151027.ppt
第七章-射頻識別技術基礎（IC卡和RFID標簽）2——20151027.ppt