RFID干貨專欄概述

經(jīng)過20多年的努力發(fā)展，超高頻RFID技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，每年的出貨量達(dá)到了200億的級別。在這個過程中，中國逐步成為超高頻RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國，在國家對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大力支持下，行業(yè)應(yīng)用和整個生態(tài)的發(fā)展十分迅猛。然而，至今國內(nèi)還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術(shù)的書籍。

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5.1.1超高頻RFID閱讀器的功能和架構(gòu)

1.超高頻RFID閱讀器功能

閱讀器又名讀寫器，是超高頻RFID系統(tǒng)中的重要組成部分。雖然名字叫閱讀器，但它的功能不只是簡單的讀取標(biāo)簽信息那么簡單，閱讀器包含有許多輔助功能，如主機(jī)通信、IO控制等。如圖5-1所示，為一個超高頻RFID系統(tǒng)組成。閱讀器通過天線輻射的電磁波給標(biāo)簽供電，同時發(fā)送同步時鐘及Gen2的空中接口命令，同時接收標(biāo)簽的返回?cái)?shù)據(jù)。閱讀器與標(biāo)簽之間的通信方式為半雙工，即閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)時無法接收標(biāo)簽返回閱讀器的數(shù)據(jù)，閱讀器的發(fā)射和接收是時分的。但是由于標(biāo)簽為無源器件且無法儲能，需要閱讀器實(shí)時供電，當(dāng)標(biāo)簽向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，閱讀器必須發(fā)送載波給標(biāo)簽提供能量，這就是超高頻RFID系統(tǒng)所特有的半雙工通信方式。這種特殊半雙工通信方式帶來不少閱讀器的技術(shù)難題，如自身干擾問題、接收鏈路（RX）的線性度（Linearity）問題等。

圖5-1RFID系統(tǒng)組成圖

雖然閱讀器在與標(biāo)簽的通信過程中一直是主機(jī)模式，標(biāo)簽為從機(jī)模式，但其實(shí)閱讀器一直是配合標(biāo)簽工作的。當(dāng)標(biāo)簽功能升級后，閱讀器需要配套具備該功能的操作命令實(shí)現(xiàn)新應(yīng)用。當(dāng)標(biāo)簽的靈敏度提升后，閱讀器的接收靈敏度需要加倍提升才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定通信，如標(biāo)簽靈敏度提升了3dB，在標(biāo)簽的反向散射能力（反射系數(shù)）不變時，閱讀器需要相應(yīng)的增加6dB的靈敏度才能保證正向與反向鏈路預(yù)算相等。當(dāng)然還有許多閱讀器問題等著我們?nèi)ソ鉀Q，如在許多應(yīng)用中需要一臺閱讀器盤點(diǎn)幾千張標(biāo)簽，此時系統(tǒng)對閱讀器的靈敏度、抗干擾、多標(biāo)簽算法等提出很高要求，閱讀器也在針對不同的應(yīng)用場景不斷改善和進(jìn)步。

在圖5-1中，閱讀器的另外一端與電腦連接，可以理解為與數(shù)據(jù)終端或處理器終端連接。只有將閱讀器與系統(tǒng)連接才能實(shí)現(xiàn)控制操作命令與數(shù)據(jù)的傳輸，從而獲得標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息，組成物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。閱讀器不僅是標(biāo)簽的采集節(jié)點(diǎn)，同時可以當(dāng)作傳感器的采集節(jié)點(diǎn)或傳感器的控制節(jié)點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和行業(yè)的發(fā)展，閱讀器的功能會越來越強(qiáng)大，在物聯(lián)網(wǎng)中的地位也會越來越重要。

2.超高頻RFID閱讀器架構(gòu)

一個標(biāo)準(zhǔn)的閱讀器系統(tǒng)，包括閱讀器的硬件本身、閱讀器天線和其它外圍設(shè)備。其它外圍設(shè)備包括電源部分、主機(jī)通信部分等。許多閱讀器內(nèi)部有操作系統(tǒng)可以獨(dú)自執(zhí)行任務(wù)，不過最終還是要與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

如圖5-2所示為閱讀器的硬件架構(gòu)圖，圖中閱讀器內(nèi)部分為兩大部分：面向電腦終端和面向射頻標(biāo)簽。在面向射頻部分主要是收發(fā)電路，面向電腦部分為邏輯（Logic）、電源（Power）、輸入輸出（I/OInterface）、主機(jī)接口（Host Interface）。其外圍設(shè)備中供電設(shè)備常有兩種形式，一種是AC適配器轉(zhuǎn)換為DC給閱讀器供電，另外一種為以太網(wǎng)供電POE（Power over Ethernet）。同時閱讀器可以通過外圍設(shè)備以太網(wǎng)（Ethernet）或串口（RS-232）與主機(jī)或服務(wù)器通信，也可以通過I/O與外圍的傳感器和指示燈等連接。

圖5-2閱讀器硬件架構(gòu)圖

在服務(wù)層閱讀器的架構(gòu)如圖5-3所示，圖中與超高頻RFID相關(guān)且最重要的是閱讀器固件（Reader Firmware）和射頻硬件（RF Hardware），這兩部分合在一起叫做閱讀器核心模塊，簡稱閱讀器模塊，5.1.2節(jié)會對模塊做深入講解。在項(xiàng)目中最常見的是通過人機(jī)界面和應(yīng)用程序（Humans / Applications）控制閱讀器工作。在其底層的閱讀器固件之上為閱讀器的主機(jī)協(xié)議（Reader-Host Protocol），在項(xiàng)目和軟件開發(fā)中經(jīng)常談到的通信協(xié)議就是指的這個主機(jī)協(xié)議。一般情況下每一家廠商都有自己特有的主機(jī)協(xié)議，且互不兼容，所以在比較大的項(xiàng)目中選擇中間件或低級閱讀器協(xié)議（Low Level ReaderProtocol，LLRP）。LLRP是由EPCGlobal創(chuàng)始的基于超高頻RFID的統(tǒng)一閱讀器協(xié)議，5.1.4有關(guān)于LLRP的協(xié)議詳解。閱讀器注冊服務(wù)（Reader Registration Services）為閱讀器的心跳包服務(wù)，閱讀器每過一個時間段，則向閱讀器注冊服務(wù)器發(fā)送一個UDP心跳報(bào)文（ReaderHeartbeat），這樣即使是空閑情況，服務(wù)器端也知道閱讀器是否正常工作。動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（Dynamic HostConfiguration Protocol，DHCP）是一個局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使用UDP協(xié)議工作，主要有兩個用途：給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商自動分配IP地址，是用戶或者內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)管理員對所有計(jì)算機(jī)作中央管理的手段。時間服務(wù)主要是與系統(tǒng)時間同步，保證數(shù)據(jù)的時間戳正確，以及在準(zhǔn)確的時間啟動或停止響應(yīng)的操作和I/O控制。

圖5-3閱讀器服務(wù)層架構(gòu)圖

上述所有的服務(wù)層架構(gòu)為最全面的閱讀器的架構(gòu)，最簡單的閱讀器只要具有射頻硬件、閱讀器固件、主機(jī)協(xié)議和RS232即可。評價一個閱讀器是否全面主要看是否支持時間服務(wù)、DHCP、心跳信號這幾個功能（其他功能都為標(biāo)配）。如果是全球型的大項(xiàng)目也必須支持LLRP功能。

5.1.2 閱讀器的分類

超高頻RFID閱讀器的核心部件是閱讀器模塊，它是整個閱讀器的心臟，負(fù)責(zé)與標(biāo)簽通信的所有功能。閱讀器根據(jù)功能和應(yīng)用不同有多種表現(xiàn)形式，分為固定式閱讀器、手持式閱讀器（手持機(jī)）、一體式閱讀器（一體機(jī)），這三類閱讀器的共同點(diǎn)是都具有閱讀器模塊（簡稱模塊）。

1.閱讀器核心模塊

在5.1.1節(jié)中介紹了，閱讀器固件（ReaderFirmware）和射頻硬件（RF Hardware）這兩部分合在一起叫做閱讀器核心模塊，又叫做閱讀器模塊或模塊。閱讀器模塊是構(gòu)成閱讀器的關(guān)鍵部件，閱讀器功能和性能主要通過模塊體現(xiàn)，而模塊最關(guān)鍵的部分是射頻硬件性能。

（1）射頻收發(fā)芯片選型

目前超高頻RFID模塊主要有三種：采用專用超高頻RFID閱讀器芯片、采用集成無線收發(fā)芯片、采用分立元件集成。

采用專用超高頻RFID閱讀器芯片。現(xiàn)在用于超高頻RFID模塊的專用芯片有Impinj公司的R1000/R500/R2000系列、奧地利微電子公司的AS3990/AS3991/AS3992/AS3993系列（已被ST公司收購）、Phychips公司的PR9000/PR9200系列。其中Impinj的R1000芯片是最早出現(xiàn)的集成專用超高頻RFID閱讀器芯片，是由Intel公司開發(fā)的，后賣給了Impinj公司，具有良好的性能，是早期閱讀器模塊的首選方案。Impinj的R2000芯片在R1000的產(chǎn)品上做了較大提升，增加了載波抵消功能，現(xiàn)階段該芯片是市場上性能最好的專用閱讀器芯片，中高端閱讀器模塊95%以上都采用該方案。采用Impinj系列專用芯片開發(fā)模塊時，需要配套MCU工作，這個MCU工作為對專用芯片的寄存器進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)對協(xié)議和射頻收發(fā)的控制，一般高端采用ARM7及以上規(guī)格的MCU。Phychips的PR9200芯片是一款小型化內(nèi)置MCU的高集成度的閱讀器芯片，具有低成本、低功耗、小尺寸的優(yōu)點(diǎn)，在中低端的閱讀器中占有較大市場份額。國內(nèi)的一些閱讀器芯片開發(fā)公司也開發(fā)了國有自主知識產(chǎn)權(quán)的閱讀器芯片，如上海智坤半導(dǎo)體推出對標(biāo)Impinj R2000的帶有載波自抵消功能的IBAT-2000，無錫旗連電子開發(fā)了對標(biāo)PhychipsPR9000/ PR9200的系列芯片。采用專用閱讀器芯片的優(yōu)點(diǎn)為：系統(tǒng)內(nèi)嵌ISO/IEC18000-6協(xié)議、外圍電路簡單、易于調(diào)試和開發(fā)周期短。其缺點(diǎn)為：資料透明度低、擴(kuò)展開發(fā)困難、成本相對集成無線收發(fā)芯片方案較高、核心芯片無法替換導(dǎo)致供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)較大。

采用集成無線收發(fā)芯片。由于超高頻RFID的工作頻率為840MHz-960MHz，與手機(jī)和許多小無線設(shè)備的工作頻率重復(fù)，可以在市場上找到廉價的集成無線收發(fā)芯片。目前在超高頻RFID模塊中得到廣泛應(yīng)用的有ADI公司推出的ADF7020、TI公司的CC100CC11、Semtech公司的SX1230等。由于上述芯片在市場上的其它應(yīng)用有很大的銷售數(shù)量，其單價成本相對于專用超高頻閱讀器芯片低很多。這是由于專用閱讀器芯片只能用于超高頻RFID閱讀器，其芯片銷量很少，一般一年只有幾十萬顆（或更少），而芯片開發(fā)的前期成本很高，就需要通過這每年的幾十萬顆專用芯片分擔(dān)，因此單價很高。而這些集無線收發(fā)芯片年銷售量在千萬顆左右，其開發(fā)成本早已經(jīng)被分擔(dān)。一般情況下集成無線收發(fā)芯片的成本僅為專用閱讀器芯片的10%不到。采用集成無線收發(fā)芯片的模塊外圍電路不太復(fù)雜，但需要工程師獨(dú)立開發(fā)協(xié)議棧部分，一般因?yàn)槌杀疽蛩貢x擇一個單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)Gen2協(xié)議和集成無線收發(fā)芯片的控制。這樣會給工程師很大的開發(fā)空間，開發(fā)具有自己知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。采用集成無線收發(fā)芯片的模塊成本很低，性能很差，常用于廉價的一體機(jī)和桌面機(jī)。

采用分立元器件集成。即通過使用調(diào)制解調(diào)器，PA，Balun，ADC，DAC等射頻器件集成實(shí)現(xiàn)。由于采用分立元器件，因此每一個部件都可以選擇性能最好的，分立元器件的性能優(yōu)于集成芯片。由于采用分立元器件集成的方案是針對高端應(yīng)用，其協(xié)議和數(shù)據(jù)處理的要求很高，一般采用FPGA或DSP實(shí)現(xiàn)協(xié)議處理，采用ARM9及以上規(guī)格的MCU作為系統(tǒng)主控。如此開發(fā)的閱讀器模塊具有高性能的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是開發(fā)難度大周期長，尺寸大，產(chǎn)品成本也非常高?，F(xiàn)階段只有Impinj和Alien等公司的高端閱讀器會采用分立器件的方案，一般分立元器件集成實(shí)現(xiàn)的閱讀器模塊不在市場上銷售，都會以整機(jī)的形式出現(xiàn)。

（2）閱讀器模塊的選擇依據(jù)

閱讀器模塊選擇的重要依據(jù)包括：符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求、成本、體積、功耗、輸出功率、抗干擾能力、接收靈敏度、外圍元件的多少、數(shù)據(jù)傳輸速率和開發(fā)難易等等。下面重點(diǎn)介紹幾點(diǎn)：

符合協(xié)議要求：這是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，如果這一點(diǎn)不符合那么系統(tǒng)則無法工作。

輸出功率：發(fā)射功率越大，信號不僅覆蓋面積廣而且傳輸距離遠(yuǎn)。因此同等條件下，選擇輸出功率高的產(chǎn)品（符合當(dāng)?shù)責(zé)o線電規(guī)范）。

抗干擾能力：同等發(fā)射功率和接收靈敏度的情況下，系統(tǒng)的抗干擾能力越強(qiáng)則實(shí)際的通信距離就會越遠(yuǎn)。

接收靈敏度：接收靈敏度反映接收機(jī)捕獲微弱信號的能力。超高頻RFID閱讀器模塊的接收靈敏度越高，識別誤碼率和識別距離都會有很大改善。

系統(tǒng)體積大?。嚎梢杂行p小PCB的空間，降低成本，利于超高頻RFID閱讀器的小型化開發(fā)。

識別速率：與處理器和算法相關(guān)，尤其是在倉庫、智能零售等應(yīng)用中，需要快速識別幾百個標(biāo)簽，對處理和計(jì)算要求很高。采用集成無線收發(fā)芯片方案的模塊多標(biāo)簽算法較差，很難支持超過50個標(biāo)簽的同時讀取。

成本考慮：實(shí)際上中國的超高頻RFID項(xiàng)目中，成本是非常關(guān)鍵的因素之一，許多時候選型是由成本決定的。

低功耗考慮：尤其是手持機(jī)應(yīng)用中對功耗要求較高。

（3）閱讀器模塊案例分析

如圖5-4所示為ThingMagic公司的Mercury6e（M6e）嵌入式超高頻RFID閱讀器模塊，其內(nèi)部采用了Impinj的R2000芯片，搭配ARM7作為處理器。該器件按照全尺寸讀寫器的性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其體積小、能效高，足以滿足移動應(yīng)用要求。M6e支持4端口，并能提供最大+31.5dBm輸出功率。M6e提供串行接口和USB接口，以支持板到板和板到主機(jī)連接。

圖5-4Mercury6e（M6e）嵌入式超高頻RFID閱讀器模塊

M6e模塊的特性有：

支持多協(xié)議，包括EPCglobalGen 2（ISO 18000-6C），含DRM、ISO18000-6B（可選）和IP-X（可選）。

四個50歐姆MMCX連接器，支持四個單靜態(tài)天線。

獨(dú)立的讀取和寫入電平，指令調(diào)節(jié)范圍為5dBm至31.5dBm（1.4W），且高于+15dBm時精度為+/0.5 dBm。

支持860MHz至960MHz超高頻RFID全載波頻率范圍，以滿足全球規(guī)范要求。

可在采用FCC、ETSI、MIC（韓國）和SRRC-MII（中國）監(jiān)管規(guī)范的國家獲得使用認(rèn)證。

TTL電平異步數(shù)據(jù)接口支持高達(dá)921.6kbps的速率。

USB 2.0全速設(shè)備端口（高達(dá)12Mbps）。

工作溫度范圍為-40°C至+60°C。

采用高性能設(shè)置，標(biāo)簽讀取速度為每秒750個標(biāo)簽。

在使用6dBi天線的情況下，標(biāo)簽最大讀取距離超過30英尺（9米）。

4個GPIO線路通過數(shù)據(jù)接口控制。

Thingmagic公司的M5e/M6e等系列模塊，一直是超高頻RFID市場上高性能模塊的典范。不過隨著中國市場的發(fā)展以及越來越多的人才進(jìn)入超高頻RFID閱讀器的市場中，國產(chǎn)閱讀器模塊的性能越來越好，加上中國制造的低成本優(yōu)勢，現(xiàn)在中國的中高端模塊市場中也有大量的國產(chǎn)品牌。

2.固定式閱讀器

固定式閱讀器一般應(yīng)用于工業(yè)場景中，具有高性能，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。其核心模塊一般采用分立元器件集成方案或R2000的專用芯片方案，前文介紹過的M6e模塊就是為固定式閱讀器設(shè)計(jì)的。固定式閱讀器一般具有四個射頻端口（也有2端口和8端口等不同端口的固定式閱讀器），同時具有多種外部接口。

如圖5-5所示為ImpinjR700閱讀器，是市場上性能最優(yōu)的固定式閱讀器之一，其具有如下特點(diǎn)：

企業(yè)級可靠性和安全性：具有安全防護(hù)功能并支持現(xiàn)場升級。

專為企業(yè)級部署而設(shè)計(jì)：高速處理能力和優(yōu)越的接收靈敏度，適用于企業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

開發(fā)簡單：通過API輕松地連接到loT應(yīng)用程序，并支持主流的loT數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

系統(tǒng)構(gòu)建強(qiáng)大的，支持自定義的解決方案：具有強(qiáng)大的嵌入式系統(tǒng)，支持自定義的閱讀器應(yīng)用程序。

快速連接到loT應(yīng)用程序：閱讀器支持千兆以太網(wǎng)連接防止了數(shù)據(jù)阻塞并降低了延遲。

可在惡劣的環(huán)境下工作：閱讀器具有堅(jiān)固、抗沖擊的鑄鋁外殼。

圖5-5Impinj R700閱讀器

M700的超高頻RFID特性非常優(yōu)越，體現(xiàn)在：輸出功率、標(biāo)簽識別速率、閱讀器的靈敏度以及支持多種閱讀器場景等幾個方面。

輸出功率：最大輸出功率可達(dá)33dBm（PoE+供電）。在普通PoE供電模式下由于供電能力不足無法支持最大功率輸出，因此只支持30dBm的輸出功率。現(xiàn)階段市場上超高頻RFID閱讀器的最大輸出功率一般設(shè)置為33dBm，其主要原因是大功率可以獲得更好的工作距離。并不是輸出功率一味放大就可以增加工作距離，如果輸出功率再增大，閱讀器接收機(jī)中的載波信號會加強(qiáng)以至于系統(tǒng)的靈敏度下降，反而使系統(tǒng)的工作距離減小。

標(biāo)簽識別速率：可以達(dá)到最快1100個標(biāo)簽每秒，這是市場上速率最快的工業(yè)級固定式閱讀器之一。M700采用的多標(biāo)簽算法在3.3.2節(jié)中有詳細(xì)介紹。

閱讀器的靈敏度：閱讀器在誤碼率千分之一的條件下實(shí)現(xiàn)了-92dBm的靈敏度，可以說是市場上靈敏度最好的閱讀器，領(lǐng)先行業(yè)其他競爭對手。

支持多種閱讀器場景，如多閱讀器場景（Dense Reader Mode），或干擾較大的場景，閱讀器可以根據(jù)環(huán)境的干擾情況調(diào)整工作方式。

從市場的反饋看，M700閱讀器在主流固定閱讀器中的性能第一，這與二十多年來Impinj公司的努力分不開，加上Impinj公司既有標(biāo)簽芯片，又有閱讀器芯片，對整個系統(tǒng)的積累非常深，他們開發(fā)的M700閱讀器無論在性能還是在穩(wěn)定性上都有卓越的表現(xiàn)。

3.手持式閱讀器

手持式閱讀器是超高頻RFID應(yīng)用中常見的閱讀器設(shè)備，它不僅包含閱讀器模塊，還包含了操作系統(tǒng)、人機(jī)輸入輸出系統(tǒng)（按鍵、顯示屏）、天線模塊，可以說包含了一個超高頻RFID系統(tǒng)中除了標(biāo)簽之外的所有元素。手持式閱讀器體積小，操作方便，可以不依賴外界設(shè)備單獨(dú)工作，廣泛適用于資產(chǎn)管理、服裝盤點(diǎn)、車輛管理、高速收費(fèi)、倉儲管理、金融管理等領(lǐng)域。

手持式閱讀器根據(jù)是否帶有操作系統(tǒng)和屏幕分為超高頻RFID手持終端和超高頻RFID藍(lán)牙閱讀器（也叫SLED）。

（1）超高頻RFID手持終端

超高頻RFID手持終端從出現(xiàn)至今也有十幾年的歷史了，其最早是通過手持條碼掃描槍改造而來的，只是在手持條碼槍的前端放置了閱讀器模塊和天線。隨著智能手機(jī)的發(fā)展，安卓系統(tǒng)的手機(jī)功能越來越強(qiáng)大且成本逐漸降低，因而手持終端的開發(fā)變?yōu)閷沧肯到y(tǒng)的手機(jī)增加握柄、閱讀器模塊和天線。如圖5-6所示為Alien的H450手持機(jī)，該手持機(jī)是筆者主導(dǎo)開發(fā)的產(chǎn)品。

（a）H450手持機(jī)（b）H450內(nèi)部天線

圖5-6Alien的H450手持

H450手持機(jī)是一款具有按鍵的工業(yè)級手持機(jī)，具有如下特點(diǎn)：

支持一維條碼和二維碼。

支持藍(lán)牙、Wi-Fi、GPS和3G通信，還支持與智能手機(jī)相同的攝像頭、麥克風(fēng)、光亮及重力傳感器等。

支持觸摸屏和實(shí)體按鍵。實(shí)體按鍵的加入是許多工業(yè)用戶的要求，因?yàn)橐恍?yīng)用場景中操作員需要帶著厚重的手套，無法使用觸摸屏。

有兩塊電池，一塊3200mAh的電池在鍵盤的背面，一塊5200mAh的電池在握柄內(nèi)。

防護(hù)等級為IP64。

支持1.2m跌落防護(hù)。

其超高頻RFID模塊為R2000的單端口模塊，配合一個5dBi圓極化天線放置在手持機(jī)頂部的方形塑料盒中。支持5dBm-30dBm的射頻功率輸出。

在一般的超高頻RFID項(xiàng)目中，都會配套手持終端，用于人工盤點(diǎn)和管理，尤其是在服裝應(yīng)用中，每個門店都會有2-3臺左右的手持終端。

（2）藍(lán)牙閱讀器

藍(lán)牙閱讀器，顧名思義就是通過藍(lán)牙通信作為與外界數(shù)據(jù)交互的閱讀器。藍(lán)牙閱讀器構(gòu)造非常簡單，包括一個閱讀器模塊、天線以及藍(lán)牙接口，與手持終端相比只是缺少了安卓系統(tǒng)的硬件設(shè)備。藍(lán)牙閱讀器必須配合手機(jī)等帶有藍(lán)牙通信功能的設(shè)備才能工作，同樣具有簡單靈活的優(yōu)點(diǎn)。與手持終端相似，藍(lán)牙閱讀器的前端也有一個方形塑料盒子，里面是閱讀器模塊、天線、掃描頭等，如圖5-7所示為該前端的裝配圖。

圖5-7天線盒子裝配圖

如圖5-8所示，為一款帶有手機(jī)夾子的藍(lán)牙閱讀器。該藍(lán)牙閱讀器可以配套Android/iOS手機(jī)工作，直接從一臺簡易的藍(lán)牙閱讀器變?yōu)槭殖纸K端。該設(shè)備的特點(diǎn)如下：

尺寸為143×76×140mm（僅主體）；重量為483g。

電池規(guī)格：5200mAh；待機(jī)時間>70小時（藍(lán)牙連接狀態(tài)）；工作時間6小時左右（超高頻群讀）。

具有三個指示燈，分別是電源電量燈，工作燈，藍(lán)牙連接燈。

支持支持藍(lán)牙4.0和藍(lán)牙BLE。

連續(xù)滾動1000次0.5米，6個面接觸面滾動后依然穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到IEC滾動規(guī)格。

IP54，達(dá)到IEC密封標(biāo)準(zhǔn)。

±15KV空氣放電，±8KV接觸放電。

支持一維條碼和二維條碼。

其超高頻RFID模塊為R2000的單端口模塊，配合一個3dBi圓極化天線放置在手持機(jī)頂部的方形塑料盒中。支持最大33dBm（2W）輸出。

圖5-8帶有手機(jī)夾子的藍(lán)牙閱讀器

如圖5-9所示為一個類似球拍形狀的藍(lán)牙閱讀器，同樣需要必須配合手機(jī)等帶有藍(lán)牙通信功能的設(shè)備才能工作。該藍(lán)牙閱讀器的特點(diǎn)是與手機(jī)完全分立，操作更方便，特別適合于服裝盤點(diǎn)的應(yīng)用。

（a）正面圖（b）背面圖

圖5-9球拍形狀的藍(lán)牙閱讀器

4.一體式閱讀器

一體式閱讀器應(yīng)用場景與固定式閱讀器相同，都不需要人為改變閱讀器的位置，不同點(diǎn)在于一體式閱讀器內(nèi)部集成了天線。常見的一體式閱讀器為桌面讀卡器和帶有定位、數(shù)據(jù)處理等功能的網(wǎng)關(guān)（Gateway）設(shè)備。

（1）桌面機(jī)

超高頻RFID桌面機(jī)的產(chǎn)生是借鑒了HFRFID讀卡器的應(yīng)用場景。早期的公交卡、各種會員卡都是使用HF RFID技術(shù)，且需要大量的讀卡器對HF標(biāo)簽進(jìn)行初始化讀取數(shù)據(jù)。因此超高頻RFID桌面機(jī)只需要將原有的HFRFID讀卡器內(nèi)的模塊和天線進(jìn)行更換即可。

如圖5-10所示為一款簡易的超高頻RFID桌面機(jī)，其特點(diǎn)為：

超高頻RFID桌面閱讀器采用ImpinjR500模塊方案，最大輸出功率30dBm（對工作距離要求不高時可以采用成本更低的模塊）。

內(nèi)置3dBi圓極化天線，讀取標(biāo)簽距離可達(dá)0到1m可調(diào)。

可實(shí)現(xiàn)100tags/s的標(biāo)簽識別率。

可單獨(dú)使用USB口實(shí)現(xiàn)供電以及通信功能，實(shí)現(xiàn)最簡化的連接。

內(nèi)置LED燈和蜂鳴器，可根據(jù)需求對LED以及蜂鳴器進(jìn)行控制。單USB供電時最大輸出功率為15dBm，如需要輸出30dBm需要采用雙USB供電。

寫入性能極佳，特別適用于桌面發(fā)卡器或高性能工業(yè)應(yīng)用中的標(biāo)簽識別設(shè)備。

圖5-10超高頻RFID桌面機(jī)

（2）網(wǎng)關(guān)設(shè)備

網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)其實(shí)是高性能閱讀器或模塊與天線的結(jié)合，其表現(xiàn)形式有很多種，如作為物流使用放置在倉庫門口的網(wǎng)關(guān)，或作為圖書館出入口的防盜門，再或者倉庫頂懸掛的可以實(shí)現(xiàn)定位功能的網(wǎng)關(guān)，如圖5-11所示。

這些設(shè)備的特點(diǎn)為根據(jù)具體的應(yīng)用場景不同，將原來的固定式閱讀器進(jìn)行了一體化處理，配合更專業(yè)的天線實(shí)現(xiàn)良好的解決方案，許多網(wǎng)關(guān)設(shè)備內(nèi)還帶有強(qiáng)大的計(jì)算能力。這類網(wǎng)關(guān)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是專業(yè)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是靈活度差，只能適合一類應(yīng)用。

圖5-11（a）為一個圖書館防盜門網(wǎng)關(guān)，一般是有兩扇門組成。該系統(tǒng)中有4個天線和一個四端口模塊或閱讀器。如果采用固定式閱讀器內(nèi)置，則可以通過I/O口直接管理紅外觸發(fā)傳感器；當(dāng)采用閱讀器模塊時，則需要增加工控模塊，管理I/O口和閱讀器模塊的工作和停止，并做數(shù)據(jù)處理和傳輸。

圖5-11（b）為一個雙天線網(wǎng)關(guān)，通過兩個天線的切換，可以實(shí)現(xiàn)更好的覆蓋，并減小盲點(diǎn)。

圖5-11（c）為一款帶有定位功能的超高頻RFID網(wǎng)關(guān)，當(dāng)懸掛在房間頂部時，可以通過相位列陣天線的輻射角度變換判斷房間內(nèi)的標(biāo)簽分布位置。

（a）圖書館防盜門（b）雙天線網(wǎng)關(guān)（c）有定位功能網(wǎng)關(guān)

圖5-11網(wǎng)關(guān)設(shè)備