物聯網 RFID 技術及應用

付麗華，曾在大型國企從事電氣、硬件研發相關工作，歷任硬件工程師、主管設計師、項目經理、部門經理，具有豐富的開發經驗和職場經歷；精通RFID相關產品的研發、設計，曾參與中國自動識別協會RFID行業標準的起草；後回歸高校，擔任電子信息工程專業教師，研究方向：自動識別技術，已經出版教材1部。

目 錄

章 物聯網概述t1
1．1 物聯網的應用與結構體系t2
1．1．1 物聯網的應用t2
1．1．2 物聯網的結構體系t3
1．2 物聯網的關鍵技術t4
1．2．1 射頻識別技術t4
1．2．2 傳感技術t5
1．2．3 網絡與通信技術t6
1．2．4 數據挖掘與融合t6
1．3 物聯網與自動識別技術t7
1．3．1 IC卡識別技術t7
1．3．2 條碼識別技術t12
1．3．3 光學字符識別技術t22
1．3．4 生物特徵識別技術t25
1．3．5 常見的自動識別技術比較t30
1．4 物聯網與雲技術t30
1．4．1 雲計算技術t31
1．4．2 雲計算與大數據t36
1．4．3 雲服務t37
1．5 物聯網雲平台t40
1．5．1 中國移動OneNET平台t40
1．5．2 百度天工智能物聯網平台t42
1．5．3 阿里Link物聯網平台t43
1．5．4 騰訊物聯智能硬件開放平台t44
1．5．5 中國電信NB-IoTt45
1．6 延伸閱讀：物聯網技術在中國的發展及展望t45
1．6．1 “十四五”重點規劃產業：物聯網產業t45
1．6．2 中國和世界物聯網大會t46
第2章 RFID技術概述t47
2．1 RFID工作原理t48
2．1．1 RFID識別過程t48
2．1．2 RFID技術的特徵t49
2．1．3 RFID技術發展t50
2．1．4 外應用現狀t52
2．2 RFID系統構成t53
2．2．1 應答器t54
2．2．2 閱讀器t60
2．2．3 應用軟件t64
2．3 RFID中間件t68
2．3．1 RFID扮演的角色t69
2．3．2 RFID中間件的架構t69
2．3．3 中間件發展方向t70
2．3．4 RFID中間件的應用舉例t71
2．4 RFID與EPCt73
2．4．1 EPC技術t73
2．4．2 EPC系統構成t75
2．5 RFID技術標準t80
2．5．1 ISO/IEC18000系列國際標準的構成t81
2．5．2 EPC Globalt81
2．5．3 UIDt84
2．5．4 中國RFID標準推行現狀t84
2．6 延伸閱讀：RFID技術的發展前景t85
2．6．1 RFID在中國t85
2．6．2 RFID全球化發展的製約t86
第3章 RFID與無線通信技術t87
3．1 電磁波技術t88
3．1．1 無線電波的主要傳播方式t89
3．1．2 與RFID有關的無線電波頻率t90
3．1．3 RFID相關的空中接口標準t91
3．2 天線技術t102
3．2．1 天線的基礎知識t102
3．2．2 RFID天線的特性t108
3．2．3 RFID天線的製作工藝t109
3．2．4 微波RFID天線設計注意事項t111
3．3 RFID的射頻前端t114
3．3．1 電感耦合t114
3．3．2 反向散射耦合t122
3．3．3 功率放大器t123
3．3．4 RFID中常見的電感設計t124
3．4 RFID與電磁兼容性t125
3．4．1 EMCt126
3．4．2 EMC檢測項目t128
3．4．3 RFID與EMC的關係t128
3．5 RFID中的調製技術t129
3．5．1 脈沖調制t129
3．5．2 副載波與負載調製t131
3．6 延伸閱讀t135
3．6．1 天線的發展史t135
3．6．2 大的陣列天線―中國天眼t137
第4章 RFID與數據通信技術t139
4．1 信道和編碼t140
4．1．1 編碼與解碼t141
4．1．2 調製與解調t142
4．1．3 數據編碼t142
4．1．4 信道編碼技術t145
4．2 RFID中的編碼t147
4．2．1 曼徹斯特碼t148
4．2．2 密勒碼t152
4．2．3 RFID中的其他編碼t156
4．3 RFID中的數據校驗t157
4．3．1 數據校驗技術t158
4．3．2 基於單片機的奇偶校驗的程序設計t162
4．3．3 基於單片機的8位CRC的程序設計t164
4．3．4 基於單片機的16位CRC的程序設計t168
4．4 RFID中的數據安全技術t172
4．4．1 密碼學基礎t172
4．4．2 數據加密t173
4．4．3 密碼體制t173
4．4．4 FRID中的密鑰管理t179
4．4．5 RFID中的三次相互認證技術t180
4．5 RFID中的防碰撞t183
4．5．1 多標籤的碰撞和防碰撞t183
4．5．2 防碰撞算法t184
4．5．3 多路存取技術t187
4．5．4 應用Aloha算法解決防碰撞問題t189
4．6 延伸閱讀：傳奇的DES和3DES加密技術t191
第5章 RFID讀寫器程序設計t193
5．1 單片機應用系統的研製步驟和方法t194
5．1．1 總體設計t195
5．1．2 硬件系統設計t196
5．1．3 軟件系統設計t197
5．2 單片機的開發平台t197
5．2．1 單片機系統開發環境組成t197
5．2．2 典型的單片機開發平台t199
5．2．3 單片機程序的編程方法t203
5．3 RFID讀寫器程序設計要求t204
5．3．1 常用的MCU類型t204
5．3．2 RFID讀寫器程序設計注意事項t205
5．4 常用射頻模塊接口及通信協議t206
5．4．1 單總線通信接口t206
5．4．2 串行通信接口t207
5．4．3 並行總線通信接口t214
5．5 讀寫器程序設計實例t215
5．5．1 基於51系列單片機的LF頻段讀寫器程序設計t215
5．5．2 基於51系列單片機的ISO/IEC 14443協議射頻讀寫器程序設計t220
5．5．3 基於STM32單片機的ISO/IEC 14443協議射頻讀寫器程序設計t228
5．6 延伸閱讀：主要的MCU公司及其產品簡介t234
5．6．1 MCU的類型t234
5．6．2 主要的MCU公司t235
第6章 讀寫器的應用與二次開發t237
6．1 與二次開發的相關技術t238
6．1．1 高級語言技術t238
6．1．2 數據庫技術t243
6．1．3 動態鏈接庫技術t246
6．2 設備的通信接口t249
6．2．1 USB接口t251
6．2．2 UART串口t252
6．2．3 PS/2接口t255
6．3 UART通信協議的設計t258
6．3．1 UART通信的參數要求t259
6．3．2 數據包的設計原則t259
6．3．3 通信協議的一般格式t260
6．3．4 ISO 14443協議RFID讀寫器應用系統的通信協議設計示例t260
6．4 基於ISO/IEC 15693協議的動態庫程序設計t266
6．4．1 ISO/IEC 15693協議的應答器基本信息t267
6．4．2 動態庫的協議設計t268
6．4．3 動態庫的程序設計t271
6．5 RFID讀寫器應用系統的二次開發實例t281
6．5．1 基於動態庫的ISO/IEC 15693協議讀寫器的二次開發t281
6．5．2 基於通信協議的RFID讀寫器通用系統設計t290
6．6 延伸閱讀：程序設計語言的新寵―Pythont295
6．6．1 Python的由來與發展歷程t295
6．6．2 Python概述t296
第7章 物聯網典型應用案例t298
7．1 基於物聯網技術的智慧校園t300
7．1．1 校園出入管理系統t301
7．1．2 宿舍管理系統t302
7．1．3 餐飲消費管理系統t303
7．1．4 電子班牌管理系統t303
7．1．5 智能預約管理系統t306
7．2 基於RFID技術的資產管理系統t307
7．2．1 系統構成t308
7．2．2 系統功能t308
7．2．3 主要設備t310
7．3 基於RFID技術的智慧園區巡檢系統t310
7．3．1 系統構成t310
7．3．2 系統功能t310
7．3．3 主要設備t311
7．4 基於RFID技術的校園一卡通消費管理系統t312
7．4．1 系統構成t312
7．4．2 系統功能及特點t313
7．4．3 主要設備t313
7．5 基於RFID技術的水控、電控管理系統t314
7．5．1 需求分析t314
7．5．2 水控管理系統t314
7．5．3 電控管理系統t315
7．6 汽車RFID智慧物聯整車物流平台t316
7．7 適合教學和科研的AIoT物聯網解決方案t318
7．7．1 AIoT功能模塊t319
7．7．2 應用模式及系統構成t319
7．7．3 開發案例t320
7．8 延伸閱讀：開啟萬物互聯的新時代t324
7．8．1 5G落地將推動社會進入萬物互聯時代t324
7．8．2 預見2021：2021年中國NB-IoT產業全景圖譜t325
附錄A 常用縮略語及術語t327
A1 常用縮略語、全稱及應用t327
A2 常用術語及含義t330
附錄B ISO/IEC 15693協議動態庫命令詳解t331
附錄C 單片機常見編譯錯誤及警告解析t336
C1 Keil C51開發環境t336
C1．1 Keil C51編譯時的語法類錯誤t336
C1．2 Keil C51編譯時的連接錯誤及警告t338
C2 Keil MDK開發環境t342
C2．1 Keil MDK編譯器警告詳解t342
C2．2 Keil MDK編譯器錯誤詳解t343
參考文獻t345