RFID射频识别技术是近期人们热门讨论的一项自动识别技术，RFID是利用无线电射频方式进行非接触式双向通信，英文：Radio Frequency Identification，一般中文翻译为：射频识别。最基本的RFID系统由三部分组成：RFID标签，读写器，天线。RFID阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。RFID系统中射频卡（应答器）与阅读器之间无需物理接触即可完成识别，可实现多目标识别和运动目标识别，应用范围更加广泛。

    从RFID的技术统中可以看出阅读器的重要性及它的功能，在整个通信过程中阅读器起到桥梁的作用。

    硬件设计
    考虑到阅读器在系统中要完成的工作主要是从射频卡读取数据，并将数据经相应的处理后送给主机。在设计时按功能对阅读器进行模块化设计，阅读器的内部功能框图。阅读器分为射频卡数据读取部分(射频部分)、控制电路部分、主机接口电路部分。

    控制部分
    控制电路部分
    此控制部分是为了辅助RI-R6C-001A工作，因为RI-R6C-001A芯片要正常工作，完成射频阅读器的功能，不但需要有外围电路，而且还需要有控制器对其进行适当的控制。在此设计中选用了PIC16F874单片机作为控制器，由于此单片机有丰富的位操作指令，有SPI串行口，精简的指令集，能够很容易的模拟RI-R6C-001A传送数据的时序以及时钟切换时序。由于RI-R6C-001A对外只提供 四个引脚DOUT、DIN、SCLOCK、M-ERR，所以控制器的接口电路相对较简单。DOUT、DIN、SCLOCK三个引脚分别连接到单片机的SPI串行口SDI、SDO、SCK三根线上，用来实现数据的串行传输。M-ERR引脚用来检测接收到射频卡中的数据是否发生错误，若有错误此引脚变为高电平，因此把该引脚接到单片机的外部中断输入引脚端，用于检测接收数据是否有错误，进而单片机对其做出相应的处理。由于RI-R6C-001A在接收射频卡中的数据并把它发送给控制器时，要求控制器要对其发送数据是否结束做出判断，并且RI-R6C-001A不发送数据时就不再送时钟，所以在此电路设计中把RI-R6C-001A的SCLOCK引脚也接到了具有电压变化中断功能的RB4引脚，此引脚外接一个二极管，与软件结合起来，要求当控制器供应时钟时，RB4引脚处于高电平输出状态，经过二极管，RB4引脚不会输入时钟；当RI-R6C-001A供应时钟时 ，RB4引脚处于输入状态，SCLOCK信号输入此引脚，从而可以对发送数据是否结束作出相应的判断。

    射频部分
    RI-R6C-001A芯片是TI公司最新开发的针对IC卡读写的多协议收发器，支持的协议包括： Tag-it协议、ISO/IEC 15693-2、ISO/IEC 14443-2（TYPE A）。该收发器由发送器，接收器，电源供应，参考时钟和内部振荡器，默认的复位设置和电源管理，串行通信接口等几部分组成。该芯片通常是＋5V供电，采用SSOP20封装，内部封装有发送编码器，调制器，接收器和解调器，典型发送功率200mW，有IDLE、POWER DOWN、FULL POWER三种电源管理功能。它提供给用户数字接口的信号线为DIN、DOUT、SCLOCK，通过这三根线可完成控制器与RI-R6C-001A芯片之间的数据传输。当RI-R6C-001A要发送数据时，时钟由单片机控制，当它要接收数据时，时钟由该芯片控制。 DOUT除了在接收数据期间有把接收到的数据输出给单片机的功能外，还用来表征RI-R6C-001A内部FIFO的情况。DOUT内部下拉，平时为低电平。输入数据过程中，当RI-R6C-001A的16位FIFO寄存器满时，DOUT线会自动跳变为高电平，直到FIFO寄存器空，DOUT线又会跳变为低电平。在软件设计时单片机每发一位数据都要检测DOUT的状态。在DOUT为高电平期间，输入数据无效。
    射频电路由三大部分组成：RI-R6C-001A应用电路，与单片机相连的接口电路，天线发送。接收电路：在RI-R6C-001A应用电路中，L1、L2、C2组成的T型网络以及L3、C9组成的LC网络都是起到滤波的效果，使RI-R6C-001A通过天线接收的数据不至于流向发送端TX-OUT，因为此芯片发送数据时频率是13.56MHz，而接收的信号的载波频率是13.56MHz/28和13.56MHz/32（FM）或者13.56MHz/32(AM)，R-MOD端的电阻R2决定发送信号的调制深度；R3、L4、C10、C11组成串联谐振电路，匹配阻抗50 ，可调电容C11用来准确调整电路谐振点在13.56MHz。这一设计有利于阅读器正确的收发信息。

    系统工作过程
    接收数据过程
    单片机与RI-R6C-001A之间通信必须遵循Tag-it协议或ISO/IEC 15693，其中Tag-it是TI公司最新开发的RFID Transponder（应答器）的注册商标，是一个产品系列。Tag-it完全和ISO/IEC15693兼容，Tag-it应答器与阅读器之间是半双工通信，首先阅读器主动发一个请求（包含命令和参数），应答器被动发一个应答（包含发送的数据和状态）。 在软件设计上必须让单片机发送数据和接收数据满足RI-R6C-001A的通信要求。由单片机发给RI-R6C-001A的命令序列必须符合以下格式：
    S1表示传输开始，长度为1位；CMD表示命令字节，长度为8位或1位，8位用于普通模式，1位用于寄存器模式；ES1表示传输停止。命令字节：规定RI-R6C-001A与应答器通信时的有关参数，例如：支持的射频协议，调制方式，调制深度，波特率等。普通模式在每次通信时命令序列中都要包含使用的有关参数，而寄存器模式命令序列中并不含这些参数，而是由预先写入配置寄存器中的数值所决定；数据位是根据通信时的要求定的，数据位的顺序由ISO15693-3或者Tag-it协议所规定，具体采用哪一种射频协议使阅读器与应答器通信由CMD中指定， 因此数据位是任意的，且长短根据要求通信的信息而定。单片机的SPI口正好能满足这一要求。由于SPI口没有开始和停止位，为了满足RI-R6C-001A开始和停止位的要求，起始位是通过在启动SPI口之前直接用位操作指令先对DIN置低，然后对SCLOCK置高，再把DIN置高从而表示开始接收数据的起始位，然后启动SPI接口传输数据； 停止位是通过在数据传输结束后把SPI口引脚变成通用的I/O引脚，用位操作指令先把DIN、SCLOCK置高，再把DIN置低，表示传输数据结束。数据位：RI-R6C-001A接收单片机发来的数据时是在每个时钟SCLOCK的上升沿锁存数据，并且要求数据位的值必须被建立且SCLOCK为高电平时数据保持不变，也就是说要求单片机在时钟的下降沿送出数据，在时钟的上升沿数据是稳定的，可供阅读器对输入的数据进行锁存，因此对控制器SPI口相关寄存器SSPCON和SSPSTAT进行适当设置就可以满足此要求。
    数据传送
    单片机要接收RI-R6C-001A发过来的数据，首先在时序上必须满足RI-R6C-001A发送数据时序的要求。发送数据时，是在每个时钟的上升沿送出数据，在每个时钟的下降沿数据稳定，因此单片机应该在时钟的下降沿采样数据，这同样可以通过设置SSPCON和SSPSTAT寄存器来实现。
    时钟切换
    需要注意的是，当单片机由发送转换为接收过程中，它同时由主动转化为被动，由发送时钟转换为接收时钟，这里有时钟切换问题，应满足时序图关系。
    由时序图知当单片机传输数据ES1结束后（在a时刻）把SPI用到的引脚设置为通用I/O引脚，要进行时钟的切换，在第一个tran期间，通过位操作指令先把SCLOCK=0，再让DIN引脚出现一个正脉冲（b时刻到c时刻），单片机就把时钟控制权交给了RI-R6C-001A，d时刻表明在RI-R6C-001A控制SCLOCK的时间内DIN引脚为高电平，注意在阅读器给单片机送数据时，DIN引脚一直保持高电平，一旦它不再送数据，同时也不再送时钟， 在编程时可以检测单片机的时钟输入端是否由时钟输入，从而决定阅读器是否还在给单片机发送数据。当阅读器控制SCLOCK时，它将发送一个S2对应于应答器发送过来的SOF，2bit数据和一个ES2对应于应答器发送过来的EOF。在第二个tran期间可再次通过位操作指令让DIN引脚上产生一个正脉冲，此时单片机就收回了控制权，然后按第一次发数据的方式发数据。 在单片机接收DOUT引脚上数据的过程中，通过对单片机中与SPI接口有关的寄存器的设置，可以让单片机在输入的每位数据的有效时间中间采样数据，这一设置正好与RI-R6C-001A输出数据的时序相吻合，注意在每次时钟切换的过程中，SCLOCK都是为低电平的。

    通过利用PC机，仿真器以及MPLAB ICE集成开发环境完成了软件的调试，软件的主要功能包括：从单片机发送符合RI-R6C-001A所要求的命令，数据。RI-R6C-001A收到这些数据进行处理，加上SOF和EOF后，以请求的形式发送给应答器，并接收应答器以应答的形式发来的数据，进行处理后再通过输出引脚DOUT 送给单片机，在编程时采用了模块式的结构，利用PIC16F87X汇编和C语言进行写的程序。如果硬件和软件设计合理，进一步提高其可靠性和安全性，随着成本的渐渐低廉、读写电路简单，应用必然会更加广泛。

    RFID射频识别技术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，RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， 操作快捷方便。 短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体，长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。