被動(dòng)標(biāo)簽必須在某個(gè)地方有無線電發(fā)射器來對其進(jìn)行供電，而它自己則必須有接收這些發(fā)射的接收器。甚至就連主動(dòng)標(biāo)簽一般還是需要與連接到網(wǎng)絡(luò)的某種形式的發(fā)射器連絡(luò)。在 RFID 領(lǐng)域中，這一發(fā)射器/ 網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)通常被稱為閱讀器（Reader）。閱讀器通常位于一個(gè) RFID 系統(tǒng)的標(biāo)簽和事件過濾器之間。知道如何與標(biāo)簽通信，如何從讀取動(dòng)作中創(chuàng)建底層事件，以及如何發(fā)送這些事件給一個(gè)事件過濾器，這就是閱讀器的職責(zé)。
我們可以從二個(gè)視角來描述閱讀器。首先是閱讀器的物理組件: 你可以在電路板上找到的東西。其次則是閱讀器的邏輯部份。
我們還會(huì)繼續(xù)說明RFID 打印機(jī)和用具。
|因?yàn)殚喿x器與標(biāo)簽使用射頻進(jìn)行通信，所以任何 RFID 都必須有一個(gè)或多個(gè)天線。并且因?yàn)殚喿x器必須要與某些其他的設(shè)備或者服務(wù)器通信，所以它必須有某種類型的網(wǎng)絡(luò)接口。通常的網(wǎng)絡(luò)接口的例子為 10 BaseT 或 100 BaseT 以太網(wǎng)接口，或者 RS 232 或 RS 485 串行接口。一些閱讀器甚至有 Bluetooth 或無線以太網(wǎng)接口。最后，為了實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議和控制發(fā)射器，每個(gè)閱讀器必須有微控制器或者微型處理器。下圖展示了RFID 閱讀器的實(shí)際成份。
圖表 5?1 READER的物理組件
雖然天線自己在概念上很簡單，但是工程師一直在努力使其能夠在低能量的情況下獲得更好的接收性能，以及使天線工作在一些特殊的環(huán)境中。一些閱讀器只有一個(gè)或者二個(gè)天線，并且和閱讀器自己封裝在一起；其他一些閱讀器則可能在遠(yuǎn)程位置安裝許多外接天線。閱讀器所能控制的天線的數(shù)量的主要限制在于連接閱讀器的發(fā)射器和接收器與天線之間的電纜的信號損失。 大多數(shù)安裝都把天線安裝在離閱讀器2米左右的距離，當(dāng)然更遠(yuǎn)些也是可以的。
一些閱讀器使用一個(gè)天線來傳輸和另一個(gè)用來接收。在這種配置結(jié)構(gòu)中，標(biāo)簽針對閱讀器的場的運(yùn)動(dòng)方向特別重要。如果發(fā)射天線位于接收天線的“靠前些”，接收天線將會(huì)花更長的時(shí)間來接收來自標(biāo)簽的信號。如果天線布置與此相反，標(biāo)簽將會(huì)花更少的事件來激勵(lì)，并且位于接收天線的范圍之內(nèi)。下圖表示了兩個(gè)具有標(biāo)簽的包裝盒在一條傳送帶上依次經(jīng)過第一個(gè)傳輸 (TX) 天線和一個(gè)接收 (RX) 天線。
箭頭指出了傳送帶上的運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)它經(jīng)過 TX 天線的時(shí)候，每個(gè)盒子上的標(biāo)簽便被激勵(lì)，然后它們開始廣播響應(yīng)。因?yàn)镽X要稍微遠(yuǎn)離傳送帶一些，因此RX 天線將要比其應(yīng)該的時(shí)間更長些來接收到響應(yīng)，如果二個(gè)天線顛倒，則意謂有標(biāo)簽將會(huì)有更多的被讀取的機(jī)會(huì)。
圖表 5?2 接收和發(fā)射天線的最佳布置
控制一個(gè)閱讀器的計(jì)算裝置的復(fù)雜程度可能從單芯片的處理器到能夠運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和允許存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)在硬盤上的完整的微型計(jì)算機(jī)。前者可以嵌入到一些移動(dòng)設(shè)備之中。控制器負(fù)責(zé)控制閱讀器一端的標(biāo)簽協(xié)議，以及構(gòu)成一個(gè)事件的標(biāo)簽讀取信息何時(shí)被傳送到網(wǎng)絡(luò)中。閱讀器控制器也負(fù)責(zé)管理閱讀器協(xié)議中的閱讀器一側(cè)的相關(guān)處理。
如果閱讀器不告訴任何人相關(guān)的事件信息，讀取標(biāo)簽并且識別事件并沒有多少用處。閱讀器通過多種網(wǎng)絡(luò)接口與其他裝置進(jìn)行通信。過去，大多數(shù)的 RFID 閱讀器都具有串行接口RS 232 或 RS 422(點(diǎn)對點(diǎn)，雙絞線) 或 RS 485 (可尋址的，雙絞線)。最近，越來越多的閱讀器支持Ethernet，甚至有些已經(jīng)開始支持內(nèi)建的無線以太網(wǎng)絡(luò)， Bluetooth 和ZigBee 了。
圖表 5?3 Symbol的X480閱讀器，具有以太網(wǎng)、USB以及串行接口。左邊是天線接口
在 RFID 閱讀器的控制器中，我們可以想像有四個(gè)處理不同職責(zé)的單獨(dú)的子系統(tǒng)。下圖就展示了閱讀器的邏輯組件圖，供參考。
圖表 5?4 READER的邏輯組件
每個(gè)閱讀器都會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)允許其他應(yīng)用來請求標(biāo)簽數(shù)據(jù)、監(jiān)控閱讀器狀態(tài)或者控制諸如電源水平和當(dāng)前之建設(shè)定之類的應(yīng)用編程接口。這個(gè)組件最關(guān)心的是創(chuàng)建發(fā)送到RFID中間件的消息以及解析來自于RFID中間件的消息。API可以是同步的，也可以是非同步的。
通信子系統(tǒng)主要處理閱讀器可以用來與中間件通信的傳輸協(xié)議之上的通信細(xì)節(jié)。這也是具體實(shí)現(xiàn)諸如Bluetooth、Ethernet、或者專用鞋以來傳輸組成API的消息的組件。
當(dāng)一個(gè)閱讀器感知到一個(gè)標(biāo)簽的時(shí)候，我們稱其為一個(gè)“發(fā)現(xiàn)”。一個(gè)不同于先前發(fā)現(xiàn)的另一次發(fā)現(xiàn)被稱為一個(gè)“事件”。將這些事件進(jìn)行清理稱為是“事件過濾”。事件管理子系統(tǒng)就是定義什么類型的發(fā)現(xiàn)被視為事件，而哪些事件被認(rèn)為足夠有意義而必須立即報(bào)告到在網(wǎng)絡(luò)上的外部應(yīng)用。隨著閱讀器越來越智能，它們將會(huì)能夠在這一級應(yīng)用更復(fù)雜的處理，以減少網(wǎng)絡(luò)流量。
天線子系統(tǒng)由使 RFID 閱讀器能夠質(zhì)詢 RFID 標(biāo)簽且控制實(shí)際的天線的接口和邏輯所組成。 這些組件要實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽協(xié)議中的一些部分，并且與閱讀器中的某些電路一起實(shí)現(xiàn)與標(biāo)簽的空中接口協(xié)議。
5.3 RFID 打印機(jī)、編碼器和其他工具
大多數(shù)常用的應(yīng)用場合都使用智能標(biāo)簽（Label）。我們前面說過，智能標(biāo)簽就是在紙質(zhì)標(biāo)簽的夾層中插入RFID 電子標(biāo)簽。這個(gè)種標(biāo)簽的主要好處是，對于用戶，除了編碼RFID 標(biāo)簽的身份之外，還能在紙張標(biāo)簽上面打印條形碼和/或人可讀的本文。
RFID 打印機(jī)就是能夠打印可讀信息同時(shí)也能夠編碼RFID標(biāo)簽的設(shè)備。記住，一個(gè)閱讀器也能夠 “寫”一個(gè)可寫的標(biāo)簽，因此一個(gè) RFID 閱讀器和一臺 RFID 打印機(jī)之間的主要不同與對編碼標(biāo)簽的能力無關(guān)；不同之處在于后者同時(shí)還是一臺激光或者噴墨打印機(jī)。
對于小規(guī)模的應(yīng)用，一個(gè)操作員可以手動(dòng)應(yīng)用智能標(biāo)簽，但是大規(guī)模的應(yīng)用需要所謂的“打印-使用”的自動(dòng)裝置。這些特殊的裝置包含一個(gè)RFID 閱讀器，一臺打印機(jī)，以及一個(gè)能夠?qū)?biāo)簽自動(dòng)粘貼到經(jīng)過的物品( 通常是盒子)的自動(dòng)化系統(tǒng)。 方法可能是使用一種空氣臂將打印和編碼好的標(biāo)簽粘貼到盒子上。因?yàn)榫幋a標(biāo)簽可能會(huì)失敗必須被丟棄然后重新更換，因此這些裝置通常都會(huì)成對或者更多地在一起安裝。目前，一般這樣的設(shè)備或者系統(tǒng)可以在一分鐘編碼和粘貼30 到 60個(gè)標(biāo)簽。然而，在第2代（Gen2）標(biāo)簽開始使用的時(shí)候，這個(gè)速度可成倍上升。
圖表 5?5 PRINT-AND-APPLY 設(shè)備的部件
圖表 5?6 Zebra公司的RFID標(biāo)簽打印機(jī)
RFID 即打即貼設(shè)備的廠商幾乎都不是RFID Reader的廠商，因此一般來說，它們都會(huì)和通常的Reader場上進(jìn)行合作。即打即貼設(shè)備通常將Reader API封裝到自己的API中，然后提供一種方式來訪問Reader API。
雖然即打即貼 RFID 設(shè)備上的打印機(jī)與其他條形碼打印機(jī)并無什么本質(zhì)不同，但和辦公室用的打印機(jī)相比還是不同的。這些打印機(jī)通常都是用成卷的標(biāo)簽，以便能夠打印一個(gè)面，然后將另一面用作粘貼之用。所有的這些打印機(jī)都能夠按照描述適當(dāng)?shù)臉?biāo)簽布局的型板來打印標(biāo)簽。 比如，某個(gè)模板會(huì)讓整個(gè)兩英寸寬的條形碼占據(jù)標(biāo)簽的下部，而頂部則打印一個(gè)公司標(biāo)記。它也可能設(shè)定人可讀的零配件號碼，序列號和公司名字字段的位置。
即打即用設(shè)備通常包含一個(gè)RFID驗(yàn)證步驟和一個(gè)條形碼驗(yàn)證步驟。 典型地， RFID 校驗(yàn)是通過編碼該標(biāo)簽的同一個(gè)Reader進(jìn)行，而條形碼校驗(yàn)則是通過打印機(jī)旁邊的光學(xué)掃描器運(yùn)行。
這類設(shè)備一般使用某種方式將打印和編碼好的，并且經(jīng)過較嚴(yán)的標(biāo)簽粘貼到被標(biāo)記的物品之上。但過程中需要注意靜電防護(hù)的問題。
閱讀器，像標(biāo)簽一樣，也有不同的方式，并且沒有一個(gè)Reader能夠適合和滿足所有的場合。Reader可能具有許多不同的形狀和大小，支持不同的協(xié)議，并且通常必須遵照管制的要求，即意謂著一個(gè)特定的Reader可能是用于某個(gè)地區(qū)，而不適合于另一個(gè)地區(qū)。
Readers 的大小從一個(gè)英寸到一臺老式臺式計(jì)算機(jī)那么大都有。Reader也可以嵌入到一些手持設(shè)備甚至移動(dòng)電話之中。它們也可以被固定到一個(gè)防爆機(jī)架上（固定式）。通過與天線布置的設(shè)計(jì)和安排方案，可以形成不同的Reader系統(tǒng)。
5.4.2 標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議
Reader通常遵循與他們所讀取的標(biāo)簽相同的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。但是有些reader支持不止一種協(xié)議。有些則只針對專門廠商的標(biāo)簽。
5.4.3 區(qū)域差別
每個(gè)地區(qū)都有不同的無線電管制規(guī)定，包括發(fā)射功率、頻率范圍等等。比如， EPC UHF reader在美國是閱讀915 MHz 的標(biāo)簽，在歐洲則是869 MHz 。因此，必須仔細(xì)了解該地區(qū)的頻率管制的詳細(xì)規(guī)定，以選擇或者配置可用的Reader。
5.5 閱讀器、天線和閱讀器系統(tǒng)
閱讀器和天線必須被安裝好之后才能使用。因?yàn)橥ㄟ^RFID，我們試圖感應(yīng)現(xiàn)實(shí)物理世紀(jì)的特質(zhì)，特定物品在物理世界中的出現(xiàn)或者缺席全在于安裝的實(shí)際情況。因?yàn)檫@一個(gè)原因，每個(gè)感應(yīng)器的安裝是不同的。可能的變化是無窮的，但是討論RFID 的一些原型應(yīng)用則能幫助你理解各種安裝情形。這些種類可能包括門戶系統(tǒng)，隧道，手持式，堆高機(jī)閱讀器和智能貨架。
這里，詞語“Portal”意味著門口或者入口，而 RFID 門閘則是天線的一種安排方式。通過這種設(shè)計(jì)，閱讀器能夠識別通過（進(jìn)入或者離開）一個(gè)門閘的被標(biāo)記的物品。這是倉庫的一種通常的裝備，一般安裝在物品進(jìn)入或者離開的裝卸臺的地方。它也用來識別物品在一個(gè)工廠的不同區(qū)域之間的移動(dòng)。門閘系統(tǒng)也可以是能夠移動(dòng)的裝置；在這種應(yīng)用環(huán)境下，閱讀器和天線被內(nèi)置到一個(gè)具有輪子的框架上，可以被推著沿軌道或者通道移動(dòng)。這一般用作裝卸識別，或者材料跟蹤。下圖是一個(gè)典型的門閘系統(tǒng)。
圖表 5?7 RFID PORTAL
隧道是一個(gè)包圍型的裝置，通常圍著一條傳送帶，天線 ( 有時(shí)甚至閱讀器)都可能被安裝在其中。隧道類似于小型的門閘，但其好處是能夠形成RF的屏蔽效應(yīng)，不至于干擾附近的閱讀器和天線的運(yùn)作。這可以用在集配線或者包裝傳送帶上，閱讀器識別每個(gè)通過該隧道的被標(biāo)識物品。下圖是一個(gè)傳送裝置上的典型隧道示意。
圖表 5?8 TUNNEL
整合了天線、控制器和通信組件的手持式閱讀器能夠允許操作員以方便與被標(biāo)識物品的場合或者位置對其進(jìn)行掃描識別。手持式 RFID 閱讀器的使用與手持式條形碼閱讀器的使用非常相似的。并不令人驚訝，大部份這些 RFID 手持式閱讀器的廠商同時(shí)也生產(chǎn)條形碼掃描器。它們可能通過無線以太網(wǎng)絡(luò)、射頻調(diào)制解調(diào)器溝通與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行溝通。實(shí)際上大多數(shù)手持設(shè)備，是一個(gè)具有足夠處理能力的計(jì)算機(jī)。下圖是Symbol提供的一個(gè)手持式閱讀設(shè)備。
圖表 5?9 帶閱讀器的手持設(shè)備
5.5.4 叉車閱讀器
叉車（堆高機(jī)）也可以攜帶 RFID 閱讀器，就象一個(gè)攜帶一個(gè)手持式閱讀器的相同情形。叉車制造商開始提供 RFID 閱讀器作為他們產(chǎn)品的可選擇部件，正如他們過去已經(jīng)提供的條形碼閱讀器或者操作員終端什么的。在叉車上添加這種閱讀器設(shè)備的缺點(diǎn)是可靠性，以及在此類設(shè)備上加裝閱讀器的管制。下圖 展示了一個(gè)叉車如何加裝一個(gè)閱讀器。
圖表 5?10 帶閱讀器的叉車示意圖