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第1章 RFD技术基础1

案例分析：离不开的校园“一卡通”1

1.1 射频识别工作原理2

1.1.1 阅读器与应答器的耦合方式4

1.1.2 RFID系统的能量传递及数据交换4

1.1.3 射频前端工作原理6

1.1.4 电感耦合7

1.1.5 反向散射耦合10

1.2 RFID系统的组成11

1.2.1 应答器11

1.2.2 射频读写器18

1.2.3 应用软件21

1.3 RFID技术的发展及特征23

1.4 RFID国际标准及相关内容24

1.5 RFID与无线电波27

1.5.1 无线电波的主要传播方式28

1.5.2 与RFID有关的无线电波频率29

1.5.3 RFID与天线技术30

1.6 RFID与其他自动识别技术31

1.6.1 条码识别技术31

1.6.2 光学字符识别技术32

1.6.3 IC卡识别技术32

1.6.4 生物特征识别技术33

1.6.5 RFID与其他自动识别技术的比较33

本章小结34

习题134

第2章 RFID与数据36

案例分析：数学之美——凯撒大帝对密码学的贡献36

2.1 信道和编码37

2.1.1 编码与调制38

2.1.2 信道编码技术42

2.1.3 差错控制编码46

2.2 RFID中的编码49

2.2.1 常用的编码类型49

2.2.2 曼彻斯特码50

2.2.3 密勒码53

2.2.4 RFID中的其他编码57

2.2.5 选择编码方法的考虑因素58

2.3 RFID中的数据校验59

2.3.1 校验方法59

2.3.2 奇偶校验码61

2.3.3 循环冗余校验62

2.4 RFID中的数据安全64

2.4.1 密码学基础64

2.4.2 常用的数据加密算法70

2.4.3 密钥管理74

2.4.4 RFID中的安全认证77

2.5 RFID中的防碰撞79

2.5.1 Aloha算法79

2.5.2 二进制树算法80

2.5.3 多路存取技术83

2.6 RFID中的调制与解调技术86

2.6.1 脉冲调制86

2.6.2 副载波与负载调制88

本章小结91

习题292

第3章 RFID读写器主板及主程序设计94

3.1 初识PCB94

3.1.1 印制电路板的分类96

3.1.2 EDA软件96

3.1.3 Altium Designer软件101

3.2 读写器硬件方案设计101

3.2.1 功能分析101

3.2.2 读写器主板设计流程103

3.3 读写器的主板设计105

3.3.1 主板的原理图设计105

3.3.2 主板的PCB设计113

3.4 读写器的软件设计120

3.4.1 软件设计121

3.4.2 调试与验证129

本章小结131

习题3131

第4章 电感耦合的射频前端电路设计132

案例分析：被电磁波点亮的“指示灯”132

4.1 天线的基本功能133

4.1.1 天线的基础知识133

4.1.2 RFID天线139

4.2 电感耦合方式的射频前端电路设计140

4.2.1 RFID中常见的电感设计141

4.2.2 串联谐振回路及参数142

4.2.3 并联谐振回路及参数146

4.3 RFID产品的天线电路设计147

4.3.1 RFID天线设计主要考虑的物理参量147

4.3.2 RFID天线设计的要点149

4.3.3 电感耦合方式应答器的天线电路设计150

4.3.4 电感耦合方式阅读器天线电路的设计与仿真151

4.3.5 RFID中的功率放大电路152

4.4 RFID与电磁兼容性152

4.4.1 电磁兼容性152

4.4.2 电磁干扰153

4.4.3 RFID与EMC155

本章小结156

习题4156

第5章 LF频段RFID产品设计与应用158

案例分析：“智慧”的门禁158

5.1 LF频段的国际标准159

5.1.1 LF频段的国际标准协议159

5.1.2 动物识别卡片结构说明160

5.2 LF频段产品161

5.2.1 LF频段的只读型应答器162

5.2.2 读写加密型HITAG S166

5.3 基于EM4205的动物识别卡设计169

5.4 基于EM4095的只读型阅读器设计171

5.4.1 射频读写基站EM4095171

5.4.2 基于EM4095的只读型阅读器电路设计173

5.5 基于U2270B的读写型阅读器设计175

5.5.1 射频读写基站U2270B简介175

5.5.2 基本应用176

5.5.3 非接触IC卡的写操作181

5.5.4 基于51单片机的读卡程序设计183

5.6 LF频段产品设计中的注意事项186

本章小结187

习题5188

第6章 HF频段的产品设计与应用189

案例分析1：公交卡变形记189

案例分析2：“无障碍”通道190

6.1 HF频段国际标准191

6.1.1 ISO/IEC14443国际标准协议简介191

6.1.2 ISO/IEC15693国际标准协议简介196

6.2 HF频段应答器203

6.2.1 HF频段应答器的结构203

6.2.2 ISO/IEC14443标准的应答器芯片204

6.2.3 ISO/IEC15693标准的应答器214

6.3 ISO/IEC14443标准的读头设计218

6.3.1 RC500芯片技术及典型电路设计218

6.3.2 RC522芯片技术及典型电路设计221

6.3.3 RC系列射频芯片读写器产品设计的关键技术224

6.3.4 基于FM17系列芯片读头设计225

6.3.5 ISO/IEC14443协议的阅读器系列芯片选型指南235

6.4 ISO/IEC15693标准的读头设计236

6.4.1 TRF7960芯片技术及典型电路设计236

6.4.2 MF RC632芯片技术及典型电路设计239

6.4.3 ISO/IEC15693产品的优势240

6.4.4 其他非接触式阅读器系列芯片240

6.5 HF频段RFID产品设计中的注意事项241

6.5.1 影响天线读写距离的因素241

6.5.2 标准协议及软硬件设计问题241

本章小结244

习题6244

第7章 微波RFID技术及仿真245

案例分析：微波仿真——可以预测的“未来”245

7.1 微波频段的国际标准246

7.1.1 物理接口247

7.1.2 协议和命令248

7.1.3 ISO/IEC18000-6与EPC的比较251

7.2 天线的仿真软件251

7.3 微波RFID与天线253

7.3.1 微波天线的种类253

7.3.2 电磁波反向散射式RFID天线256

7.3.3 应答器天线的制造工艺概述257

7.4 微波频段的RFID应答器259

7.4.1 微波频段RFID应答器的种类259

7.4.2 微波应答器的天线设计261

7.4.3 微波RFID天线的结构262

7.5 微波RFID天线的设计263

7.5.1 微波天线的辐射特性263

7.5.2 典型的微波天线设计方案266

7.5.3 微波RFID天线设计注意事项272

7.6 CST软件的天线设计与仿真实例272

7.6.1 CST软件的基本操作272

7.6.2 CST天线仿真和计算实例279

7.7 ADS软件的天线设计与应用290

7.7.1 设计要求290

7.7.2 设计过程291

7.7.3 仿真结果298

7.7.4 设计小结299

本章小结300

习题7300

第8章 RFID技术与物联网301

案例分析：智慧“开心农场”，助力科技兴农301

8.1 物联网和相关技术302

8.1.1 物联网原理303

8.1.2 物联网的关键技术304

8.1.3 物联网、RFID和EPC三者的关系306

8.2 EPC技术307

8.2.1 EPC编码提出的背景307

8.2.2 EPC编码体系308

8.2.3 企业与EPC的关系310

8.2.4 EPC系统的设计311

8.3 物联网应用典型案例317

8.3.1 路侧停车场物联网管理系统解决方案317

8.3.2 基于物联网技术的特殊病情管理系统321

8.3.3 基于RFID技术的仓储物流管理系统应用方案325

8.3.4 基于物联网的农业信息监控系统328

8.4 RFID技术的应用与发展330

8.4.1 国内外应用现状330

8.4.2 国际市场的发展前景332

8.4.3 RFID的应用及展望332

8.4.4 什么制约了物联网发展的步伐336

8.4.5 物联网技术在中国的展望338

本章小结339

习题8339

附录A RFID相关术语表341

附录B RFID标准目录345

附录C 常见编译错误及警告解析348

参考文献354