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RFID 與單晶片微電腦應用實務

南開科大電腦通訊系 數位信號處理導論 主講人 : 歐耐特科技 張連富 恒逸微控 蘇釗登. RFID 與單晶片微電腦應用實務. 課程內容. 一、頻率規範與 RFID 介紹 1.1 無線電頻譜區域劃分 1.2 RFID 使用頻率特性比較表 1.3 RFID 基本架構 二、 RFID 系統與應用　 2.1 系統架構 2.2 系統應用 2.3 RFID 系統應用發展阻礙因素 2.4 RFID 專業認證　 三、單晶片微電腦應用實務 3.1 單晶片微電腦 3.2 RISC 與 CISC 3.3 DSP 晶片産品開發和應用.

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RFID 與單晶片微電腦應用實務

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Presentation Transcript

  1. 南開科大電腦通訊系數位信號處理導論 主講人: 歐耐特科技 張連富 恒逸微控 蘇釗登 RFID與單晶片微電腦應用實務

  2. 課程內容 一、頻率規範與RFID介紹 1.1 無線電頻譜區域劃分 1.2 RFID使用頻率特性比較表 1.3 RFID基本架構 二、RFID系統與應用　 2.1 系統架構 2.2 系統應用 2.3 RFID系統應用發展阻礙因素 2.4 RFID專業認證　 三、單晶片微電腦應用實務 3.1 單晶片微電腦 3.2 RISC 與 CISC 3.3 DSP晶片産品開發和應用

  3. 無線射頻識別-- RFID(Radio Frequency Identification)

  4. 一、頻率規範與RFID介紹 1.1 無線電頻譜區域劃分 1.2 無線電頻段規範 1.3 RFID基本架構 1.3.1 感應卡(Tag) 1.3.2 讀寫機(Reader)

  5. 1.1 無線電頻譜區域劃分 • 國際電信聯合會（International Telecommunication Union, ITU）

  6. 世界頻率使用區域分配及RFID頻率使用分配表 CμC Co, ltd

  7. 1.2 RFID使用頻率特性比較表 資料來源:RFID Journal LLC.

  8. 1.3 RFID系統基本架構. 天線(RF Antenna) (一)、感應卡或標籤(RFID Tag) (二) 、讀寫機(Reader) 圖片來源：CμC Co, ltd RFID為一種無線電技術與識別技術的融合，其基本架構主要是由內含電子識別晶片之感應卡或標籤(RFID Tag)、天線(RF Antenna) 和讀寫機(Reader) 組成 。

  9. 1.3.1 感應卡(Tag) • 感應卡可分類1.被動式(Passive Tag)2.主動式(Active Tag) 兩者差異：主動式感應卡的設計需含電源(電池)供給之感應卡，可擁有 較大的儲存記憶體及較遠距離 讀取。

  10. 被動式感應卡系統結構

  11. 被動式感應卡 • 被動式感應卡(標籤)內含天線(antenna)，積體電路晶片並外覆以保護所構成，可依需求不同方式設計如標籤貼附、攜帶或殖入物件之中。

  12. 主動式感應卡系統結構

  13. 主動式RFID與被動式RFID的比較

  14. RFID Tag內部電路

  15. 1.3.2 讀寫機(Reader) • 讀寫機包含以下元件： 1)天線: 2)編解碼電路(Cod/DeCod) 3).微處理器(MPU)(Microprocessor Unit) 4).界面(Interface) (USB/RS232) ----輻射載有信號(包括Clock、Data及Energy) 之無線波供給Tag端，並提供RFID Tag所需之電源能量。 ----欲傳送數位碼之編碼，接收Tag端返饋信號還原為數位編碼，供微處理器作資料處理。 ----微處理器負責控制讀寫機及資料數據編解碼工作指令下達。 ----為連接讀寫機和系統電腦間溝通介面連線，讀寫機結構，將Tag端傳送和接收解碼後資料傳遞給系統電腦處理。

  16. 讀卡機方塊圖

  17. 三種數位訊號調變 圖片來源:通信電機學 陳榮坤著

  18. PULSE WAVEFORM OF SIGNALS

  19. RFID系統與應用概論

  20. 二、RFID系統與應用概論 2.1 系統架構 2.2 系統應用 2.3 RFID系統應用發展阻礙因素 2.4 RFID專業認證

  21. RFID-Tag Antenna Reader Computer 2.1 系統架構 • RFID系統主要由讀寫機(Reade)、RFID感應卡(Tag)、應用軟體（Software）以及資料庫（Database）所整合組成 • 透過讀寫機（Reader）：發送載波訊號至TagIC內部之整流電路提供驅動電力,啟動Tag內部之控制器電路 • Tag將記憶體內預置資料經改變輻射電場阻抗(耦合阻抗)方式輸出，經天線耦合信號返饋回讀寫機

  22. 2.2 RFID應用範圍及說明

  23. 商品標籤應用 • 傳統條碼(Barcode)：一維、二維條碼，甚至3D形式的產品條碼增強資料攜帶量。 • 電子標籤：低階RFID應用於電子條碼

  24. 條碼 & 電子標籤 QR Code: 恆逸微控有限公司 Cpmfanvit microtech Co.,Ltd. TEL:886 4 22463658 FAX:886 4 22410850 Email:mail.cuc.tw Web:www.cuc.tw Owen C. Su,

  25. 安全門禁管理與出勤考核 • RFID在中階的應用中做為個人身份的辨識卡；應用於安全與門禁管理，公司或大樓住戶門禁、車輛進出管理，能有效的管制人員的區域進出，出勤打卡及考勤依據。 資料來源： WaferLock WFE提供 圖片引用：刑事科技園區

  26. 儲值塑膠錢包應用 • RFID高階應用，利用RFID可被唯一辨識的特性及嚴密的資料保護功能，應用於儲值功能作為消費支付工具。

  27. Sample Format for the MCRF355/360 Devices

  28. MEMORY ORGANIZATION

  29. RFID其他應用 • 醫療管理之應用

  30. RFID其他應用 (續) • RFID於圖書館管理之應用

  31. RFID其他應用 (續) • RFID 殖入晶片

  32. 2.3 RFID系統應用發展阻礙因素 • RFID環境應用的限制 • RFID的失效與誤判 • RFID標籤成本價格 • 隱私權顧慮 • 工作機會的排擠效應

  33. 2.4 RFID專業認證 • 資策會 • 引進 CompTIA RFID+ 認證課程 • 考試資格 • 想要考取CompTIA 的RFID+國際專業證照 • 必須具備RFID的基本知識 • 能在RFID產業6個月以上的工作經驗 • 同時工作內容曾經有下列事項經驗 • 安裝、規劃、維護RFID軟硬體 • 現場實地操作及網路分析 • 電子標籤的選擇、實際現場安裝、測試作業

  34. 單晶片微電腦應用實務

  35. 三、單晶片微電腦應用實務 3.1 單晶片微電腦 3.2 RISC 與 CISC 3.3 DSP晶片産品開發和應用 3.4 系統單晶片 (SoC or SOC)

  36. 3.1 單晶片微電腦 • 單晶片微電腦(Single-Chip Microcomputer)又稱微控制器（Microcontroller） • 中央處理器 • 記憶體 • 定時/計數器（Timer/Counter） • I/O介面 • RAM 和 ROM（EPROM, E2PROM） • ADC （Analog-to-Digital Converter） • 序列通訊介面 (如I2C，SPI，CAN…)

  37. 單晶片微電腦(續) • 廠商 - 如8051系列、Z80系列、PIC系列、HT系列．．．等等。 • 微控制器基本程式語言(低階程式語言) 機械語言、組合語言(Assembly)。 0000 0A 03 2E 3F 00 37 31 25 5A 02 33 00 36 25 37 280010 3E E8 F1 C3 FA 5D 31 44 27 6E 31 08 32 1A 1B 24 助譯碼 0001 MOVLW 030H 0002 MOVWF DAT_BUF0 0003 MOVLW .25 0004 ADDWF DAT_BUF0,W : : • 晶片支援內建的高階程式語言。如BASIC、C、C++…。

  38. 3.2 RISC 與 CISC • 指令分類： • CISC(complex instruction set)　　每個指令的執行週期不盡相同，因此在線路設計及程式撰寫上不易達到最佳化，Intel系列屬於CISC。 • RISC(reduced instruction set)RISC又稱為[精簡指令]，指令的執行週期少且週期數固定，因此可執行高時脈(clock)運算，對於特殊的專業領域能發揮很大效果，PIC系列即屬於RISC架構。

  39. RISC 與 CISC (續) • 在設計上RISC較CISC簡單,因爲CISC的執行步驟過多,閒置的單元電路等待時間增長,不利於平行處理的設計,就效能而言RISC較CISC還是較有優勢 • RISC因指令精簡化後造成撰寫應用程式碼變大,需要較多的程式記憶體空間，同時指令精簡結果也減少了程式撰寫的靈活性。

  40. RISC 與 CISC (續)

  41. RISC 與 CISC (續) ZiLOG Z80 Family Instruction (CISC) Microchip PIC 系列 指令集 (RISC)

  42. FIGURE 3-1: PIC12F508/509 BLOCK DIAGRAM

  43. 3.3 DSP晶片産品開發和應用 • Instruction和Data埠使用更寬的Bit數，並提高執行時脈頻率和數位訊號處理器。 • DSP晶片內部採用程式和資料分開處理，內建獨立的硬體乘法器及A/D模塊(組)，專屬的特殊指令集，用以快速執行各種數位信號處理演算法。

  44. TMS320C10functional block diagram

  45. 3.3.1 DSP晶片的選擇 1． DSP晶片的運算速度。 2． DSP晶片的價格。 3． DSP晶片的硬體資源。 4． DSP晶片的開發工具。 5． DSP 晶片的功耗。 6． 其他的因素。 如封裝的形式、品質標準、生命周期等。

  46. DSP 晶片的運算速度考量 （1） 指令周期。 （2） MACS時間。 （3） FFT執行時間。 （4） MIPS。 （5） MOPS。 （6） MFLOPS。

  47. 3.3.2 DSP應用 • 語音方面：語音分析/合成、語音辨識、雜音消除、聲紋辨識、加解密、T.T.S. (Text to Speech)、電波鐘. • 通訊方面應用：加/解密、T1/E1、ISDN、廣播通訊、行動電話、TDMA、CDMA、ADSL、Digital Radio、I-Phone、衛星通訊、Modem、SetUp Box、視訊會議系統、電話語音秘書、雷達/聲納系統.

  48. DSP應用（續） • 控制方面：馬達控制、加工機械、雕刻機、機器人、電動車、自動測試系統(ATE、ICT)、X-Y平台、各類模擬器、導航系統. • 影像應用方面：影像瑕疵篩選：PCB板、鋼板、木材．．安控應用：影像辨識、影像傳送、指紋辨識醫學影像：X光片儲存、生理影像監測其　　他：虛擬實境、3D 圖型、飛行模擬、　　　　　HDTV、電子地圖、Video Phone. 資料來源：史賓納科技　DSP 訓練2

  49. 3.4 系統單晶片 (SoC or SOC) • 系統單晶片(System-on-a-Chip; SoC) 或稱為系統整合晶片(System-Level Integration; SLI) • SoC是將一個終端產品（或稱系統）的主要功能整合進單一晶片，此單晶片因此可被視為足以包含一個完整功能的系統。

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