CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 6 t luận và BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 do an Chương 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ RFID 2.1 Khái niệm về RFID RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ xác nhận dữ liệu đối tượng bằng sóng vô tuyến để nhận dạng, theo dõi và lưu thông tin trong một thẻ (Tag). Reader quét dữ liệu thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu của thẻ [1]. Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các thẻ đến các Reader.
Thẻ có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng nhận dạng chằng hạn như sản phẩm, hộp hoặc sách… Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như sau: reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip. Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lấy được từ chip. Các chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader 2.2 Các thành phần của một hệ thống RFID Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần mà nó thực thi giải pháp RFID. Một hệ thống RFID bao gồm các thành phần sau [1]: Tag: là bộ phận quan trọng cấu thành lên hệ thống RFID và được sử dụng trong tất cả các hệ thống RFID.
Reader: là thành phần bắt buộc để truy vấn thẻ. Reader anten: là thành phần bắt buộc. Một vài reader hiện hành ngày nay cũng đã có sẵn anten. Mạch điều khiển (Controller): là thành phần bắt buộc.
Tuy nhiên, hầu hết các reader mới đều có thành phần này gắn liền với chúng. Cảm biến (sensor), cơ cấu chấp hành (actuator) và bảng tín hiệu điện báo (annunciator): những thành phần này hỗ trợ nhập và xuất của hệ thống. Máy chủ và hệ thống phần mềm: Về mặt lý thuyết, một hệ thống RFID có thể hoạt động độc lập không có thành phần này. Thực tế, một hệ thống RFID gần như không có ý nghĩa nếu không có thành phần này.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 do an Cơ sở hạ tầng truyền thông: là thành phần bắt buộc, nó là một tập gồm cả hai mạng có dây và không dây và các bộ phận kết nối tuần tự để kết nối các thành phần đã liệt kê ở trên với nhau để chúng truyền với nhau hiệu quả. Sơ đồ khối hệ thống RFID. Các thành phần của hệ thống RFID a. Thẻ RFID ( Tag ) Thẻ RFID là một thiết bị có thể lưu trữ và truyền dữ liệu đến một reader trong một môi trường không tiếp xúc bằng sóng vô tuyến.
Tag RFID mang dữ liệu về một vật, một sản phẩm (item) nào đó và gắn lên sản phẩm đó. Mỗi tag có các bộ phận lưu trữ dữ liệu bên trong và cách giao tiếp với dữ liệu đó. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 do an Phân loại thẻ RFID Các tag RFID có thể được phân loại theo hai phương pháp khác nhau. Dựa trên việc tag có chứa nguồn cung cấp gắn bên trong hay là được cung cấp bởi reader: Thụ động (Passive) Tích cực (Active) Bán tích cực (Semi-active, cũng như bán thụ động semi-passive) TAG thụ động Loại tag này không có nguồn bên trong, sử dụng nguồn nhận được từ reader để hoạt động và truyền dữ liệu được lưu trữ trong nó cho reader.
Tag thụ động có cấu trúc đơn giản và không có các thành phần động. Đối với loại tag này, khi tag và reader truyền thông với nhau thì reader luôn truyền trước rồi mới đến tag. Cho nên bắt buộc phải c reader để tag có thể truyền dữ liệu của nó. Tag thụ động bao gồm những thành phần chính sau: Vi mạch (microchip).
Các thành phần của Tag thụ động Một vi mạch của thẻ thụ động bao gồm các khối như hình vẽ dưới đây: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 do an. Những thành phần cơ bản của một vi mạch Bộ chỉnh lưu (power control/rectifier): chuyển nguồn AC từ tín hiệu anten của reader thành nguồn DC. Chính nguồn điện một chiều này sẽ cung cấp năng lượng tới các thành phần khác của vi mạch. Bộ tách xung (Clock extractor): tách tín hiệu xung từ tín hiệu anten của reader.
Bộ điều chế (Modulator): điều chế tín hiệu nhận được từ reader. Đáp ứng của tag được nhúng trong tín hiệu đã điều chế sau đó được truyền trở lại reader Đơn vị luận lý (Logic unit): chịu trách nhiệm cung cấp giao thức truyền giữa tag và reader Bộ nhớ vi mạch (memory): được dùng lưu trữ dữ liệu. Bộ nhớ này thường được phân đoạn (gồm vài block hoặc field). Ở đây ta cần chú ý đến thuật ngữ addressability, nghĩa là khả năng đánh địa chỉ (đọc hoặc ghi) các vị trí bộ nhớ riêng lẻ của một vi mạch trên tag.
Một khối bộ nhớ của thẻ có thể lưu trữ được nhiều kiểu dữ liệu khác nhau, chẳng hạn như một phần của đối tượng dữ liệu được sử dụng để nhận dạng thẻ, các bit kiểm tra tổng (ví dụ, cyclic redundancy check [CRC]) để kiểm tra độ chính xác của dữ liệu đã được truyền,.) TAG tích cực BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 do an Thẻ tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn một bộ pin, hoặc có thể là những nguồn năng lượng khác nhau như sử dụng nguồn năng lượng mặt trời) và điện tử học để thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng. Thẻ tích cực sử dụng nguồn năng lượng bên trong để truyên dữ liệu cho reader. Điện tử học bên trong gồm bộ vi mạch, cảm biến và các cổng vào/ra được cấp nguồn bởi năng lượng bên trong nó. Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader, thẻ luôn truyền trước, rồi mới đến reader.
Vì sự hiện diện của reader không cần thiết cho việc truyền dữ liệu nên thẻ tích cực có thể phát dữ liệu của nó cho những vùng lân cận nó thâm chí trong cả trường hợp không có reader ở nơi đó. Tag tích cực bao gồm các thành phần chính sau: Vi mạch (microchip) : cấu tạo và chức năng giống với tag thụ động nhưng kích thước vi xử lý và khả năng thì lớn hơn. Anten : Nó có thể là một dạng của module RF có thể truyền tín hiệu của Tag và nhận tín hiệu của reader tương ứng. Nguồn năng lượng trên bên trong tag : Tất cả các thẻ tích cực đều có mang một nguồn năng lượng trên nó (ví dụ, có một pin nhỏ kèm theo) để cung cấp năng lượng tới các thành phần điện tử và để nó thực hiện truyền dữ liệu đi.
Một trong những nhân tố quyết định độ bền của pin là tốc độ truyền dữ liệu của thẻ. Ngoài ra, các cảm biến nằm trên bảng mạch thẻ và các bộ xử lý tiêu thụ năng lượng ít cũng có thể góp phần làm cho tuổi thọ của pin ngắn đi. Các thành phần điện tử : Các thành phần điện tử nằm trên bảng mạch thẻ cho phép thẻ hoạt động như một bộ phát tín hiệu (transmitter), và tùy theo lựa chọn cụ thể mà nó có thể thực hiện được các chức năng đặc biệt chẳng hạn như việc tính toán, hoặc hoạt động như một cảm biến,. Ta cần chú ý rằng khi số các chức năng tăng nên thì kích thước vật lý của phần này tăng lên, và vì vậy kích thước thẻ cũng tăng lên.
TAG bán tích cực BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 9 do an Tag bán tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn là bộ pin) và điện tử học bên trong để thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng. Nguồn bên trong cung cấp năng lượng cho tag hoạt động. Tuy nhiên trong quá trình truyền dữ liệu, tag bán tích cực sử dụng nguồn từ reader. Phân loại thẻ RFID dựa trên khả năng hỗ trợ ghi chép dữ liệu TAG read only (RO) Thẻ RO có thể được lập trình (tức là ghi dữ liệu lên thẻ RO) chỉ một lần.
Dữ liệu có thể được lưu vào thẻ tại xí nghiệp trong lúc sản xuất. Nhà sản xuất loại thẻ này sẽ đưa dữ liệu lên thẻ và người sử dụng thẻ không thể điều chỉnh được. Loại thẻ này chỉ tốt đối với những ứng dụng nhỏ mà không thực tế đối với quy mô sản xuất lớn hoặc khi dữ liệu của thẻ cần được làm theo yêu cầu của khách hàng dựa trên ứng dụng. Loại thẻ này được sử dụng trong các ứng dụng kinh doanh và hàng không nhỏ.
TAG write once, read many (WORM) Thẻ WORM có thể được ghi dữ liệu một lần, mà thường thì không phải được ghi bởi nhà sản xuất mà bởi người sử dụng thẻ ngay lúc thẻ cần được ghi. Tuy nhiên trong thực tế thì có thể ghi được vài lần (khoảng 100 lần), nếu ghi quá số lần cho phép, thẻ có thể bị phá hỏng vĩnh viễn. Thẻ WORM được gọi là Field Programmable, loại thẻ này có giá cả và hiệu suất tốt, có an toàn dữ liệu và là loại thẻ phổ biến nhất trong lĩnh vực kinh doanh ngày nay. TAG read write (RW) Thẻ RW có thể ghi dữ liệu được nhiều lần, khoảng từ 10.000 lần hoặc có thể hơn nữa.
Việc này đem lại lợi ích rất lớn vì dữ liệu có thể được ghi bởi reader hoặc bởi thẻ (nếu là thẻ tích cực). Thẻ RW gồm thiết bị nhớ Flash và FRAM để lưu dữ liệu. Thẻ RW được gọi là Field Programmable hoặc Reprogrammable (lập trình lại). Sự an toàn dữ liệu là một thách thức đối với thẻ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 10 do an RW.
Thêm vào nữa là loại thẻ này thường đắt nhất. Thẻ RW không được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng ngày nay, trong tương lai có thể công nghệ thẻ phát triển thì chi phí thẻ giảm xuống. READER Một reader điển hình chứa một Module tần số vô tuyến (máy phát và máy thu) là một đơn vị điều khiển và là phần tử kết nối đến bộ phát đáp. Ngoài ra các reader còn được gắn với một giao diện bổ sung (RS232, RS485…) để chúng có thể chuyển tiếp dữ liệu đọc được đến một hệ thống khác (PC, hệ thống điều khiển robot…) Reader RFID được gọi là vật tra hỏi (interrogator), là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu các thẻ RFID tương thích.
Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo thẻ. Quá trình tạo thẻ và kết hợp thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động (commissioning the tag).