Chương 1: Dat van đề: đề cập đến những van dé liên quan bức thiết đối với RFID, lý do chon dé tài nghiên cứu, mục tiêu, kết quả, định hướng của nghiên cứu. - Chương 2: Tổng quan về RFID: tìm hiểu tong quan những van dé trong lĩnh vực RFID, những đặc điểm và ứng dụng cua RFID. TS Dinh Duc Anh Vũ Hệ thống quan ly kiểm soát ra vào cửa Học viên: Nguyên Duy Xuân Bách dùng công nghệ thẻ RFID 13.56MHz - - Chương 3: Công nghệ vi xử ly ARM CORTEX-M3 - Chương 4: Hệ thống kiếm soát ra vào cửa dùng công nghệ thẻ RFID 13. 56MHz - Chuong 5: Kết luận va dé nghị: kết luận tổng kết báo cáo, đưa ra những dé nghị cho hướng nghiên cứu và phát triển trong tương lai trên hướng nghiên cứu này.
TS Dinh Duc Anh Vũ Hệ thống quan ly kiểm soát ra vào cửa Học viên: Nguyên Duy Xuân Bách dùng công nghệ thẻ RFID 13.56MHz Chương 2. Tổng quan về RFID 2.1 Giới thiệu RFID 2.1 Khái niệm RFID (Radio Frequency Identification, nhận dạng bang song vô tuyến) là một phương pháp nhận dạng tự động bang song vô tuyến dựa trên việc lưu trữ dữ liệu từ xa, sử dụng thiết bị thẻ RFID và đầu đọc RFID. Thẻ RFID có kích thước nhỏ và có thé gan vào sản phẩm, gan trên người, động vật. Thẻ RFID chứa các chip silicon và các anten cho phép nhận lệnh và đáp ứng lại băng tần số vô tuyến RF từ một RFID phát đáp.2 Lịch sử phát triển Năm 1945, Leon Theremin phát minh ra một công cụ do thám cho chính phủ Liên Xô cũ băng cách truyền các sóng vô tuyến phụ với tin tức audio.
Thiết bị này là một thiết bị chuyển đối âm thanh thụ động chứ không phải là một thẻ nhận dang và được coi là thiết bị đầu tiên sử dụng một bộ xử lý công nghệ RFID. Một công nghệ tương tự đó là bộ tách sóng IFF được phát minh 1939 bởi người Anh và được quân đồng minh sử dụng trong thế chiến thứ II để nhận dạng máy bay ta và địch. Nhưng trong khoảng thời gian này do chi phí quá cao va kích thước quá lớn của hệ thông nên chúng chi được sử dụng trong quân đội. TS Dinh Duc Anh Vũ Hệ thống quan ly kiểm soát ra vào cửa Học viên: Nguyên Duy Xuân Bách dùng công nghệ thẻ RFID 13.56MHz Nam 1948, Harry Stockman cho ra đời tập tài liệu “Communication by Means of Reflected Power” nghiên cứu về RFID.
4 [{ ‘ “1958: Jack Kibly ú > ` AY ng ra mạc 1880s: Nén tang vé đổi ky thuật `, | Instrument RFID đầu 1950s: RFID được nã ng lượng điện từ tiền nghiền cứu trong Labs j | ‡ : + + { T + + † † † T 1897: Guglielmo 1937: NRL phát triển Cuối thập niên 80, Marconi sáng chế ra bệ thug IFF RFID trở thanh Radio ; nén tang cho hé thống khéng lưu thế giới Hình 2-2 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960 Cuối thập niên 60 đầu thập niên 70, bắt đầu xuất hiện những công ty giới thiệu những ứng dụng mới cho RFID mà không quá phức tạp và dat tiền, Ban dau là những thiết bị giám sát điện tử (Electronic Article Surveillance — EAS) dé kiểm soát hàng hóa như quân áo, sách thư viện. Năm 1973, Mario Cardullo (US) chính thức trở thành người đầu tiên hoan thiện công nghệ RFID. APPROVED 1960s: Hệ thống nhận is biết điện từ EAS 3 at 1987: Ứng dụng thương mại đầu (Electronic Article 1970s: Những bằng sáng chế tiền trong viéc thu phí giao Surveillance } về RFID liên tục được cấp théna tai Nees L i 1 L — + 1970s and 1980s: Phát triển hệ thống 1989: Thu phí điện quan lý dan gia súc tự động bằng RFID tử cửa hãng Dallas of Ấ, North Turnpike =| Ñ =? Hình 2-3 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990 CBHDKH: PGS. TS Dinh Đức Anh Vũ Hệ thống quan ly kiểm soát ra vào cửa Học viên: Nguyễn Duy Xuân Bách dùng công nghệ thẻ RFID 13.2 Các thành phần của hệ thông thé RFID Một hệ thống RFID có thể gồm một số thành phan: thẻ, bộ đọc thẻ, database, may chủ, middleware và phần mềm ứng dụng.
Với những ứng dụng phức tạp đòi hỏi thêm mạch điện điều khiến trung tâm, bộ mã hóa cấp phát thẻ. Mục đích của một hệ thống RFID là cho phép dữ liệu được truyền bởi một thiết bị đi động đến một bộ đọc RFID và bộ đọc xử lý thông tin theo yêu cầu của từng ứng dụng cụ thé. Dũ liệu truyền từ thẻ có thể chứa thông tin nhận dạng hoặc thông tin định vị hoặc những chỉ tiết về sản phẩm được đánh thẻ như giá, mau, ngày mua, .1 Thẻ (Tag) Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ va anten được thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói. Một vài thẻ giống như những nhãn giấy va được ứng dụng dé dán lên trên sản phẩm.
Mỗi thẻ được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang gắn thẻ đó. RFID có thé lưu giữ một lượng lớn dữ liệu về đối tượng đang theo dõi như thông số kỹ thuật, hướng dẫn cấu hình, thời gian xuất xưởng, mau sac, giá cả. Dung lượng thẻ phụ thuộc vao nha cung cấp va loại ứng dụng, thông thường không lớn hơn 2Kb đủ đề lưu trữ dữ liệu vê đôi tượng. Thẻ RFID có thể xảy ra nhiễu, xung đột nếu có nhiều bộ phát đáp phản xa tín hiệu tại một thời điểm.
TS Dinh Duc Anh Vũ Hệ thống quan ly kiểm soát ra vào cửa Học viên: Nguyên Duy Xuân Bách dùng công nghệ thẻ RFID 13. Ngoài ra các Reader còn được gắn với một giao diện bố sung (RS232, RS485.) để chúng có thé chuyền tiếp dữ liệu đọc được đến một hệ thống khác (PC, hệ thống điều khiến.Reader có thé phát hiện được các thẻ ngay cả khi không nhìn thấy (tùy thuộc vao tan số radio). Reader có thể xử lý nhiều iteam cùng lúc làm cho thời gian xử lý đọc tăng lên [2]. Các reader cũng có dung lượng lưu trữ, dung lượng xử lý khác nhau va các tần số chúng có thể đọc.
Hình 2-5 Đầu đọc thẻ RFID — RFID Reader 2.3 Các loại thé RFID 2.1 Phân loại theo nguồn cung cấp Được phan làm 3 loại sau: e Thu động (Passive) e Ban tich cuc (Semi-active) e Tích cực (Active) 2.1 Thẻ thụ động (Passive) Loại thẻ nay không có nguồn bên trong, sử dụng nguồn nhận được từ reader thông qua anfen để tự hoạt động. TS Dinh Đức Anh Vũ Hệ thống quan ly kiểm soát ra vào cửa Học viên: Nguyễn Duy Xuân Bách dùng công nghệ thẻ RFID 13.56MHz Đối vơi loại thẻ này, khi thẻ và reader truyền thông với nhau thì reader luôn truyền trước rồi mới đến thẻ.Cho nên bắt buộc phải có reader để thẻ có thể truyền dữ liệu của nó được. Thẻ thụ động trên thực tế đọc được khoảng cách từ 2 mm (ISO 14443) tới vài mét (EPC và ISO 18000-6) phụ thuộc vào sự lựa chọn sóng radio và thiết kế, kích thước của anten.Bởi vì thẻ thụ động có chỉ phí sản xuất rẻ hơn và không có pin, phần lớn các thé RFID tổn tại ở dạng bị động. Anten Chat nén ~ Tag IC Hình 2-6 Cấu tao của 1 thẻ thu dong 2.2 Thẻ bán tích cực (Semi-active) Các thé RFID bán tích cực rất giống với các thẻ thụ động ngoại trừ chi tiết pin nhỏ hơn.Loại pin này cho phép IC của thẻ được cấp nguồn năng lượng không đổi, và loại bỏ nhu cau thiết kế anten dé lay nguồn từ tín hiệu đưa đến.
Vì thé các anten được tối ưu với tín hiệu bị tán xạ. Do đó các thẻ RFID bán thụ động sẽ đáp ứng nhanh hơn mặc du kém 6n định và không hiệu quả bang các thẻ tích cực. Phạm vi đọc của thẻ bán tích cực có thé lên đến 30m. TS Dinh Đức Anh Vũ Hệ thống quan ly kiểm soát ra vào cửa Học viên: Nguyễn Duy Xuân Bách dùng công nghệ thẻ RFID 13.3 Thé tích cực (Active) Không giống như thẻ thụ động và bán chủ động, thẻ tích cực RFID (được biết đến như là beacons) có nguồn năng lượng trong chính ban thân nó được sử dụng cung cấp nguồn cho tất cả các IC và phát ra tín hiệu.Chúng thường được gọi là đèn hiệu bởi vi chúng phát các tín hiệu mà chúng nhận được.
Loại thẻ này có thể có tầm hoạt động lớn hơn và bộ nhớ của thẻ năng động có khả năng lưu trữ thêm thông tin tốt được gửi từ máy truyền phát. Tiết kiệm sự tiêu hao năng lượng, nhiều đèn hiệu được bồ trí với những khoảng cách cô dinh.Nhiéu thẻ tích cực có tầm hoạt động trên thực tế là khoảng 10m, va tudi tho của pin có thé tới 5 năm.2 Phan loại theo giao thức truyền nhận Được phân làm 2 loại: e RTF e TTF 2.1 RTF Mọi bộ doc RFID đều phát ra một tín hiệu liên lục, tín hiệu này sẽ kích hoạt các tag khi đi vào vùng đọc. Trong hệ thống RTF (Reader Talks First), Reader sẽ phát tín hiệu lệnh thứ hai nhiều lần trong một giây. Tag đã được kích hoạt đáp ứng tín hiệu thứ hai này và phản hồi bang dữ liệu nhận dạng chính xác.
II CBHDKH: PGS. TS Dinh Đức Anh Vũ Hệ thống quan ly kiểm soát ra vào cửa Học viên: Nguyễn Duy Xuân Bách dùng công nghệ thẻ RFID 13.2 TTF Đối với hệ thống TTF (Tag Talks First), tag thuộc loại TTF sẽ ngay lập tức đáp ứng lại tín hiệu kích hoạt từ Reader.Tuy nhiên trong thực tế đây là một điều khó trừ những tag có khả năng dàn xếp dé được truyền trước. Do đó TTF ít được sử dụng.3 Phân loại theo tần số hoạt động Được phân làm 4 loại: e Low frequency e High frequency e Ultrahigh frequency e Microwave frequency 2.1 Low frequency Băng tan: 125-134.5 kHz, phạm vi hoạt động ngắn (khoảng 0- 152mm), phù hợp cho các hệ thống chống trộm, nhận dạng động vật và khóa tự động.2 High frequency Băng tan: 13,56MHz Tan số cao cho phép hoạt động trong phạm vi rộng hơn (~lm), tốc độ đọc thẻ trung bình, có độ chính xác cao hơn nên giảm được rủi ro đọc sai thẻ. Phù hợp sử sụng để theo dõi tải liệu trong thư viện, theo dõi pallet, tìm kiễm hành ly vận chuyển bằng máy bay.3 Ultrahigh frequency Bang tan: 868-928MHz.
Cé khoảng cách hoạt động lớn (khoảng 4,5m), tốc độ đọc thẻ nhanh. Thường được dùng dé kiểm tra pallet, container, xe chở hàng, dùng trong các trạm thu phí tự động.4 Microwave frequency Bang tan 2,45GHz va 5,8 GHz, khoảng cách đọc lên đến 10m, tốc độ dọc 120km/h, không nhiễu sóng điện từ, chi phí cao, thường dùng trong quan lý các dây chuyên sản xuất, bãi giữ xe, hệ thống thu phí xe.