基于RFID技術的身份識別系統設計與實現

　引言

　　RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別技術[1]，俗稱電子標簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術[2-3]，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

　　埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一種突破性的技術：“第一，可以識別單個的非常具體的物體，而不是象條形碼那樣只能識別一類物體；第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數據，而條形碼必須靠激光來讀取信息；第三，可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀。此外，存儲的信息也非常大。”

　　基于此，我們開發了一個無線身份識別系統，用于對進出房間者進行身份識別和數據統計。

　　1RFID系統的基本組成及特點

　　1.1RFID系統的基本組成

　　最基本的RFID系統由電子標簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三部分組成[4-5]。如圖1所示。

圖1RFID射頻識別系統基本組成部分

　　電子標簽：電子標簽也稱作智能標簽，它是指由IC芯片和無線通信天線組成的超微型的小標簽，其內置的射頻天線用于和閱讀器進行通信。由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼（EPC），附著在要標識的目標物體上。閱讀器：閱讀器又稱讀頭、讀寫器等，它在RFID系統中扮演著重要的角色，主要負責與電子標簽的雙向通信，同時接受來自主機系統的控制指令。閱讀器的頻率決定了RFID系統工作的頻段，其功率決定了身頻識別的有效距離。閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由射頻接口、邏輯控制單元和天線3部分組成。

　　1.2RFID系統的特點與優勢

　　RFID技術的應用包羅萬象，是近幾年來信息技術領域最熱門的話題之一。RFID技術較多應用于物流行業。傳統的物流信息采集工作方式是通過人工將貨物進行核對并將數據輸入到計算機中。這一過程費時費力，并且可能由于人為過失造成數據輸入錯誤的存在，影響所采集信息的可靠性。而自動識別輸入技術，大大提高了物流信息采集的工作效率。RFID技術的應用是其它技術識別技術，如條碼、IC卡、光卡等無法企及的，如：讀取方便快捷、識別速度快、數據容量大、使用壽命長、應用范圍廣、標簽數據可動態更改、安全性強、動態實時通信等。和傳統條形碼識別技術相比，RFID有以下優勢：

　　①快速掃描；
　　②體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上不受尺寸大小與形狀限制；
　　③抗污染能力和耐久性。RFID對水、油和化學藥品等物質有強抵抗性；
　　④可重復使用。條碼印刷后無法更改，RFID標簽內存儲的數據可以方便的更新。
　　⑤穿透性和無屏障閱讀。電磁波能穿透的介質，對RFID的識別都不會產生影響；
　　⑥數據的記憶容量大；
　　⑦安全性。經過加密的RFID數據，被竊取后被攻擊者讀出、復制的可能性很小。

　　2RFID身份識別系統的設計與實現

　　2.1電子標簽的設計

在本系統中，我們選擇TI公司的CCS511做為電子標簽[6]，TI公司的CC2511是為無線通信應用設計的低功耗2.4GHz的SoC芯片，CC2511集成了TI公司研發的被稱為業界最佳的RF收發器，其實芯片特性如下：主處理器：增加8051；存儲單元：32kBFLASH用于數據和程序的存儲，4kB數據空間；安全組件：支持AES對稱算法；接口支持：支持USB2.0協議全速率12Mb/s工作模式；功耗：最低功耗模式下電流為300nA；射頻：頻率范圍從2400～2483.5MHz可自由調節。

　　2.1.1存儲數據防靜態分析設計

　　為保障存儲器中數據的安全，在設計中我們使用CC2511中的AES模塊對數據進行加密后再存儲，密鑰存儲于CC2511的片內數據區中中，在芯片第一次上電時隨機生成，不可讀出，這樣保證了存儲在EEPROM中數據的靜態安全性。此外，為防止硬件上的安全隱患，即EEPROM被人為替換。我們采取CC2511與EEPROM的ID號匹配認證的方式，以實現兩個芯片的一一對應。具體的匹配流程如圖2所示。