射频识别（RFID）协议原理及实践开发.pdf

物联网工程与技术规划教材 射频识别（RFID）协议 原理及实践开发 邓 昀 李小龙 张 澎 主 编 陶晓玲 程小辉 王鲁达 编 著 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书根据应用型本科院校物联网工程专业的 RFID 应用技术及相关课程的理论、实验教学要求编写。本书的主要内容包括：RFID 技术及基础知识介绍，RFID 高频 ISO 15693 协议原理及实践开发，RFID 高频 ISO 14443 协议原理及实践开发，RFID 超高频 ISO 18000-6 协议原理及实践开发，2.4G 有源 RFID 协议原理及实践开发，RFID 低频 125K ID 卡协议原理及实践开发，以及 RFID 与 Zigbee 相结合的综合应用开发。本书的所有开发例程都是在基于工程应用背景的开放实验平台上完成的，有效地将 RFID 技术与物联网工程应用相结合，有利于培养读者的工程应用能力。本书可以作为物联网工程专业本科学生及物联网技术专业高职学生的 RFID 应用技术及相关课程的理论、实验教学指导，也可供从事物联网相关技术工作的技术人员参考。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 射频识别（RFID）协议原理及实践开发/邓昀，李小龙，张澎主编.北京：电子工业出版社，2016.6 ISBN 978-7-121-29070-1 .射 .邓 李 张 .无线射频识别通信协议高等学校教材 .TN911.23 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2016）第 132523 号 策划编辑：冉 哲 责任编辑：郝黎明 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：11.25 字数：281.6 千字 版 次：2016 年 6 月第 1 版 印 次：2016 年 6 月第 1 次印刷 定 价：29.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：。前 言 本书根据应用型本科院校物联网工程专业的 RFID 应用技术及相关课程的理论、实验教学要求编写。随着物联网技术在各领域应用的不断深入，对物联网工程专业应用型人才的培养提出了新的更高的要求。对物联网工程专业本科学生的培养，不仅要求掌握物联网技术的理论知识，还要求具备扎实的物联网系统分析、设计、开发能力。RFID 是物联网应用系统中的重要感知技术之一，RFID 应用技术是构建物联网应用系统的关键技术之一，物联网工程专业学生学习掌握 RFID 应用技术是以后从事物联网技术工作的基础。RFID 应用技术课程的应用性较强，对学生在 RFID 技术实际工程应用能力上的培养是一个需要不断探索改进的课题，本书作者及专业教学团队在编写本书时，试图以工程应用为背景，构建实用的 RFID 协议原理及实践开发教学体系，通过实践教学，培养学生在物联网工程应用中的 RFID 技术设计开发能力。作者围绕应用型本科院校物联网工程专业人才培养的目标，联合广西、湖南及广东部分应用型本科院校的物联网工程专业教学团队，就如何培养学生的物联网应用系统设计开发能力，开展了长期的探讨与实验教学改革实践。通过长期的探讨与实践，我们认为，要真正提高学生的工程技术应用能力，需要解决好以下几个方面的问题。（1）提高实践教学环节在人才培养方案中的比重。（2）要建设以工程应用为背景、开放并可定制的实验实训平台。（3）开发与实验实训平台紧密结合的实践性教材。（4）在以工程应用为背景、开放的实验实训平台的建设及实践教材的开发编写过程中进一步提高专业教学团队的实践教学执行能力。本书正是作者及专业教学团队在以工程应用为背景、开放的 RFID 开发平台建设的基础上编写的，因此本书具有较强的应用性及实用性。本书共分 8 章，第 1 章和第 2 章分别介绍 RFID 技术及基础知识，这是后续各章节开展相关实践开发的基础。第 37 章分别以实际工程中的应用为背景，对在物联网工程中广泛应用的 RFID 模块的相关协议的工作原理、编程应用的方法和过程给予了详细的介绍与指导，其中第 3 章介绍 RFID 高频 ISO 15693 协议原理及实践开发，第 4 章介绍 RFID 高频 ISO 14443 协议原理及实践开发，第 5 章介绍 RFID 超高频 ISO 18000-6 协议原理及实践开发，第 6 章介绍2.4G 有源 RFID 协议原理及实践开发，第 7 章介绍 RFID 低频 125K ID 卡协议原理及实践开发。第 8 章介绍 RFID 与 ZigBee 互联原理及实践开发，以提升学生的综合应用能力。书中包含的所有 RFID 模块的硬件原理图、实例源代码都可以通过华信教育资源网（）免费注册后下载。本书可以作为物联网工程专业本科学生及物联网技术专业高职学生的 RFID 应用技术及相关课程的理论、实验教学指导，也适用于从事物联网相关技术工作的技术人员参考。在应用型本科院校物联网工程专业的 RFID 应用技术课程的教学中，建议教学课时为 2228学时。本书由邓昀教授、李小龙教授、张彭老师主编，参与编写的还有陶晓玲、程小辉、王鲁达。本书是物联网工程规划教材，本书的出版得到了桂林理工大学、桂林电子科技大学、桂林市华智信息科技有限公司的支持，得到了国家自然科学基金项目（61462021）的资助。由于作者水平有限，加之时间紧迫，可能存在错漏之处，恳请读者批评指正。邓 昀 于桂林理工大学 目 录 第 1 章 RFID 技术简介（1）1.1 RFID 定义（1）1.2 RFID 的发展历史（1）1.2.1 发展和趋势（1）1.2.2 RFID 的热潮和整合性应用（3）1.3 RFID 系统的组成（3）1.4 RFID 的应用（4）第 2 章 RFID 相关基础知识（7）2.1 工作频率及应用范围（7）2.2 相关协议标准（7）2.3 RFID 射频识别卡的分类（8）2.4 RFID 技术的基本工作原理（8）2.5 RFID 相关术语和定义（8）第 3 章 RFID 高频 ISO 15693 协议原理及实践开发（10）3.1 HF13.56MHz ISO 15693 模块寻卡（14）3.1.1 协议原理（14）3.1.2 操作步骤（16）3.1.3 程序设计：应用程序的建立及寻卡功能的实现（19）3.2 HF13.56MHz ISO 15693 数据块的读写（25）3.2.1 协议原理（25）3.2.2 操作步骤（25）3.2.3 程序设计：多数据块数据读写功能的实现（27）3.3 HF13.56MHz ISO 15693 应用族标识（34）3.3.1 协议原理（34）3.3.2 操作步骤（35）3.3.3 程序设计：应用族标识写入及锁定功能的实现（38）3.4 HF13.56MHz ISO 15693 存储格式标识（42）3.4.1 协议原理（42）3.4.2 操作步骤（42）3.4.3 程序设计：存储格式标识写入及锁定功能的实现（44）3.5 HF13.56MHz ISO 15693 防冲撞（48）3.5.1 协议原理（48）3.5.2 操作步骤（49）3.5.3 程序设计：防冲突测试功能的实现（50）第 4 章 RFID 高频 ISO 14443 协议原理及实践开发（54）V 4.1 HF 13.56MHz ISO 14443 模块寻卡（57）4.1.1 协议原理（57）4.1.2 操作步骤（57）4.1.3 程序设计：寻卡功能的实现（59）4.2 HF 13.56MHz ISO 14443 模块认证（63）4.2.1 协议原理（63）4.2.2 操作步骤（64）4.2.3 程序设计：认证操作功能的实现（65）4.3 HF 13.56MHz ISO 14443 模块读取数据（69）4.3.1 协议原理（69）4.3.2 操作步骤（70）4.3.3 程序设计：读取数据功能的实现（71）4.4 HF 13.56MHz ISO 14443 模块写入数据（75）4.4.1 协议原理（75）4.4.2 操作步骤（75）4.4.3 程序设计：写入数据功能的实现（77）4.5 HF 13.56MHz ISO 14443 模块休眠（81）4.5.1 协议原理（81）4.5.2 操作步骤（82）4.5.3 程序设计：休眠功能的实现（83）4.6 HF 13.56MHz ISO 14443 模块电子钱包（86）4.6.1 协议原理（86）4.6.2 操作步骤（87）4.6.3 程序设计：电子钱包功能的实现（89）第 5 章 RFID 超高频 ISO 18000-6 协议原理及实践开发（94）5.1 UHF 900MHz ISO 18000-6 识别标签号（95）5.1.1 协议原理（95）5.1.2 操作步骤（96）5.1.3 程序设计：识别标签号功能的实现（100）5.2 UHF 900MHz ISO 18000-6 功率设置操作（106）5.2.1 协议原理（106）5.2.2 操作步骤（106）5.2.3 程序设计：功率设置功能的实现（108）5.3 UHF 900MHz ISO 18000-6 读取数据（111）5.3.1 协议原理（111）5.3.2 操作步骤（112）5.3.3 程序设计：读取数据功能的实现（115）5.4 UHF 900MHz ISO 18000-6 写入数据（119）5.4.1 协议原理（119）5.4.2 操作步骤（121）VI VII 5.4.3 程序设计：写入数据功能的实现（123）第 6 章 2.4G 有源 RFID 协议原理及实践开发（128）6.1 2.4G 有源 RFID 寻卡操作及实现（131）6.1.1 协议原理（131）6.1.2 操作步骤（132）6.1.3 程序设计：寻卡功能的实现（134）6.2 2.4G 有源 RFID 读取数据操作及实现（138）6.2.1 协议原理（138）6.2.2 操作步骤（139）6.2.3 程序设计：读取数据功能的实现（141）6.3 2.4G 有源 RFID 写入数据操作及实现（145）6.3.1 协议原理（145）6.3.2 操作步骤（146）6.3.3 程序设计：写入数据功能的实现（147）6.4 2.4G 有源 RFID 擦除数据操作及实现（152）6.4.1 协议原理（152）6.4.2 操作步骤（152）6.4.3 程序设计：擦除数据功能的实现（153）第 7 章 RFID 低频 125K ID 卡协议原理及协议实践开发（157）7.1 协议原理（158）7.2 操作步骤（158）7.3 程序设计：寻卡、数据显示功能的实现（160）第 8 章 RFID 与 ZigBee 互联原理及实践开发（166）8.1 RFID 与 ZigBee 互联原理（166）8.2 ZigBee 与 RFID ISO 15693 模块互联实践开发（166）8.3 程序设计（169）第 1 章 RFID 技术简介 1.1 RFID 定义 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触的自动识别技术，它一般由标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线（Antenna）三部分组成。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个识别卡，操作快捷方便。RFID 射频识别是一种世界上较为领先的技术：第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行读取