基于ZigBee无线技术RFID读卡器的设计.doc

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实验

实验报告

班级：通信08—4姓名：尹二飞学号：0806030420指导教师：李新春成绩：

电子与信息工程学院
通信工程系

基于ZigBee无线技术RFID读卡器的设计

一、项目提出
射频识别(RadioFIrequencyIdentification，简称RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。近年来，RFID技术应用发展迅速。由于RFID技术可以给人们带来极大的方便，随着价格的下降，技术本身的完善，RFID的应用领域更加的广泛，如公共安全、生产管理、物流管理、交通管理等多个领域。虽然RFID技术已经得到一定程度的发展，但其在大规模的应用中还存在着诸多不足。其中之一就是读卡器与服务器之间采用有线连接，读卡器的位置固定，在急需的情况下不能临时快速的组网、自动的把数据传输到服务器以满足短期快速的应用需求。
Zigbee技术是一种低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近距离无线网络通信技术，Zigbee凭借其架构简单、价格低廉、低消耗功率延长使用寿命等优点，即使传输速率不高，但针对感测与控制之应用，ZigBee有其很大的发展潜力。可见Zigbee技术适合作为RFID阅读器组网的无线通信手段。据此，本项目研制了一种基于ZigBee无线传输技术的移动式RFID读卡器的设计。
ZigBee技术简介
ZigBee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳Z字形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。可以说是一种小动物通过简捷的方式实现“无线”的沟通，人们借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术，亦包含寓意[2]。
ZigBee技术是一种新兴的短距离的、低速率无线通信网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙技术之间的技术方案，主要用于近距离无线连接，其技术标准由IEEE802.15.4工作小组制订。2002年英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同加盟“ZigBee联盟”，ZigBee技术正是在他们的合力推动而产生的。ZigBee协议在2003年通过后，于2004年正式问世。ZigBee无线技术以其短距离、低速率、低时延、低功耗、低成本等优点弥补了无线通信技术的空缺，也满足了以传感器和自组织网络为代表的无线传感器网络的要求。无线传感器网络并不要求较高的带宽，但要求较低的时延与较低的功耗。正如ZigBee联盟主席所说，ZigBee是无线传感网络最好的选择。
ZigBee网络中，支持两种类型的物理设备[3]：全功能设备(FullFunctionDevice，FFD)和精简功能设备(ReducedFunctionDevice，RFD)。全功能设备(FFD)支持所有拓扑结构，可以作为网络协调器(Coordinator)也可以作为路由节点和终端传感器节点，具备控制器的功能；精简功能设备(RFD)只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。
ZigBee网络含有三种类型的节点，即协调器、路由器和设备终端。网络协调器的主要功能为发送网络信标、建立网络含有、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找节点间的路由消息、汇聚信息等。路由器主要实现扩展网络及路由消息的功能，作为网络中潜在的父节点，允许更多的的设备接入网络，路由节点只能在树状网络和网状网络中存在。终端设备是网络的边缘节点，负责与实际的监控对象相连，这种设备只与自己的父节点主动通信，具体的信息路由则全部交由其父节点及网络中具有路由功能的协调器和路由器完成。每个节点通常是一个嵌入式微型系统，都具有采集数据、接收指令、处理数据、无线发送和接收数据的功能，各节点的处理能力、存储能力、通信能力都相对有限。
ZigBee网络拓扑结构有星形结构、树状结构和网络状结构三种类型，如图1所示。星状网络所有的设备都与协调器通信，协调器一般使用电力系统供电，其他设备采用电池供电。星状网主要用于家庭自动化、个人计算机外设和个人健康护理等小范围的室内应用。树状网可以看成是复杂的星状网，网络中各设备的功能清晰，可以实现网络的转发功能，扩大网络的通信范围。网状网相对比较复杂，维护的信息较多，网络中的任何两个FFD设备都能直接通信，都可以实现对网络报文的转发功能。

星型网络树型网络网型网络
网络协调器FFDRFD
图1ZigBee网络拓扑图
ZigBee技术的特点主要包括：
1）低成本目前，ZigBee芯片的成本在25元人民币左右，而且尺寸小。2.4GHz频段免申请使用，免协议专利费。
（2）低功耗其发射功率为0～3.6dBm，一个ZigBee节点设备在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上。
（3）低速