Ứng dụng công nghệ RFID và hệ thống quản lý nhân sự

Ứng dụng công nghệ RFID và hệ thống quản lý nhân sự

i

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN VIỄN THÔNG

-o0o -

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀO HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÂN SỰ

GVHD: ThS NGUYỄN CHÍ NGỌC SVTH: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH

MSSV: 40502604

Tp.Hồ Chí Minh 1/2010

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ (Người phản biện)

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ (GVHD)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -

Ngày Tháng Năm

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN (Dành cho người phản biện) 1 Họ và tên sinh viên: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH MSSV: 40502604 Ngành : Điện tử - Viễn thông 2 Đề tài: “Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự” 3 Họ và tên người hướng dẫn:

4 Tổng quát về bản thuyết minh Số trang Số chương

Số bảng số liệu Số hình vẽ

Số tài liệu tham khảo Phần mềm tính toán

Hiện vật (sản phẩm)

5 Tổng quát về các bảng vẽ - Số bản vẽ: bản A1 bản A2 khổ khác - Số bản vẽ tay: Số bản vẽ trên máy tính:

6 Những ưu điểm chính của LVTN:

7 Những thiếu sót chính của LVTN:

8 Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không được bảo vệ 9 Ba câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng: a)

b)

c)

10 Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá,TB)……… Điểm /10

Ký tên (ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -

Ngày Tháng Năm

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN (Dành cho CBHD) 1 Họ và tên sinh viên: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH MSSV: 40502604 Ngành : Điện tử - Viễn thông 2 Đề tài: “Ứng dụng công nghệ RFID vào hệ thống quản lý nhân sự” 3 Họ và tên người hướng dẫn:

4 Tổng quát về bản thuyết minh Số trang Số chương

Số bảng số liệu Số hình vẽ

Số tài liệu tham khảo Phần mềm tính toán

Hiện vật (sản phẩm)

5 Tổng quát về các bảng vẽ - Số bản vẽ: bản A1 bản A2 khổ khác - Số bản vẽ tay: Số bản vẽ trên máy tính:

6 Những ưu điểm chính của LVTN:

7 Những thiếu sót chính của LVTN:

8 Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ Không được bảo vệ 9 Ba câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng: a)

b)

c)

10 Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá,TB)……… Điểm /10

Ký tên (ghi rõ họ tên)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA Tp.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- -

Số: /BKNT HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN ĐÌNH THÀNH MSSV: 40502604 NGÀNH: ĐIỆN TỬ– VIỄN THÔNG

1 Đầu đề luận văn: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀO HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÂN SỰ 2 Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung và số liệu ban đầu) :

3 Ngày giao nhiệm vụ luận văn: / / 2009

4 Ngày hoàn thành luận văn: / / 2010

5 Họ và tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn : Th.S NGUYỄN CHÍ NGỌC Nội dung và yêu cầu luận văn đã được thông qua bộ môn Viễn Thông Ngày Tháng Năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ):

Đơn vị:

Ngày bảo vệ:

Điểm tổng kết:

Nơi lưu trữ luận văn:

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN VIỄN THÔNG

NHIỆM VỤÏ LUẬÄN VĂN TỐT NGHIỆP

ii

Em xin gởi đến thầy giáo - Th.s Nguyễn Chí Ngọc lời cảm ơn sâu sắc, chân thành nhất vì sự tận tâm, hướng dẫn chu đáo và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đề tài luận văn này

Đồng thời em cũng xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa, Khoa Điện

- Điện tử, các thầy cô trong Bộ môn Viễn Thông đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt những năm qua và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong thời gian thực hiện luận văn này

Nhân dịp này, em cũng xin gửi đến các anh chị, các bạn trong khoa Điện - Điện tử đã giúp đỡ, động viên, tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đề tài luận văn của mình, em chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai lầm và thiếu sót, kính mong các thầy cô thông cảm, chỉ bảo thêm

Xin trân trọng cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Tp.Hồ Chí Minh 1/2010

iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN

YÊU CẦU LUẬN VĂN

 Tìm hiểu công nghệ RFID

 Truyền nhận dữ liệu giữa reader và thẻ qua PC

 Viết chương trình ‚Hệ thống quản lý nhân sự‛

CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN

 Hoàn thành chương trình đọc và ghi thông tin vào thẻ hoạt động ổn định, chính xác

 Chương trình ‚Hệ thống quản lý nhân sự‛ hoạt động tốt, tuy nhiên để đưa vào ứng dụng thực tế một cách rộng rãi và đa dạng cần cải tiến thêm một số hạng mục liên quan

khác

TÓM TẮT NỘI DUNG BÁO CÁO

Phần 1 Tìm hiểu công nghệ nhận dạng vô tuyến - RFID

 Phần này trình bày tổng quan về lý thuyết và đi sâu tìm hiểu chi tiết các thành phần liên quan đến công nghệ RFID và các ứng dụng của nó trong thực tế

Phần 2 Thiết kế và thi công

 Trình bày về sơ đồ khối, giải thuật, chương trình và kết quả thi công

iv

MỤC LỤC

Trang bìa i

Nhiệm vụ luận văn

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách hình vẽ v

Danh sách bảng biểu vi

Danh sách các từ viết tắt vii

PHẦN 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID -

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 1.1 Sơ lược về các hệ thống nhận dạng tự động 1

1.1.1 Hệ thống mã vạch (Barcode system) 1

1.1.2 Nhận dạng ký tự quang học (Optical character recognition - OCR) 1

1.1.3 Phương thức sinh trắc học (Biometric procedures) 2

1.1.4 Thẻ thông minh (Smart Cards) 2

1.1.5 Hệ thống RFID (RFID System) 4

1.2 Giới thiệu chung về nhận dạng vô tuyến RFID 5

1.2.1 Lịch sửù phát triển của hệ thống RFID 5

1.2.2 Khái niệm RFID 8

1.2.3 So sánh các hệ thống ID khác nhau 8

1.3 Các thành phần của một hệ thống RFID 9

1.3.1 Thẻ RFID 10

iv

1.3.2 Reader 17

1.3.3 Database 25

1.4 Giao thức thẻ RFID 25

1.4.1 Thuật ngữ và khái niệm 25

1.4.2 Phương thức lưu trữ dữ liệu trên thẻ 27

1.4.3 Thủ tục SINGULATION và ANTI-COLLISION 28

1.5 Điều lệ và chuẩn hóa 33

1.6 Một số tiêu chuẩn xây dựng cho công nghệ RFID 33

1.7 Tần số vô tuyến hoạt động của RFID 34

1.8 Các ứng dụng RFID hiện hành 35

1.8.1 RFID trong việc xử phạt 36

1.8.2 RFID trong an ninh quốc gia 36

1.8.3 Trong hệ thống viễn thông 37

1.8.4 Ứng dụng trong quản lý thư viện 37

1.8.5 Ứng dụng trong quản lý bán hàng 38

1.8.6 Nhận dạng động vật 39

1.8.7 Cấy ghép vào con người 39

1.8.8 Tính phí trong giao thông 40

1.9 Ưu, nhược điểm của hệ thống RFID 40

1.9.1 Ưu điểm 40

1.9.2 Nhược điểm 41

1.10 Phương thức làm việc của RFID 42

Chương 2 CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN 2.1 Hệ thống 1 bit 46

2.1.1 Tần số vô tuyến 46

2.1.2 Sóng viba 48

iv

2.1.3 Bộ chia tần số 50

2.1.4 Transponder trường điện từ 51

2.2 Hệ thống song công và bán song công 53

2.2.1 Ghép cảm ứng 54

2.2.2 Ghép điện từ tán xạ lùi 57

2.2.3 Ghép gần 59

2.2.4 Ghép điện 61

2.2.5 Truyền dữ liệu từ reader đến transponder 62

2.3 Hệ thống tuần tự 62

2.3.1 Ghép cảm ứng 62

Chương 3 CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ MANG DỮ LIỆU 3.1 Transponder có bộ nhớ 66

3.1.1 Giao tiếp HF 67

3.1.2 Address and security logic 68

3.1.3 Cấu trúc bộ nhớ 69

3.2 Bộ vi xử lý 74

3.2.1 Thẻ có hai giao tiếp 76

3.3 Bộ nhớ 77

3.4 Đo lường các biến vật lý 77

3.4.1 Transponder có cảm biến 77

Chương 4 CẤU TRÚC CỦA READER 4.1 Luồng dữ liệu trong ứng dụng 79

4.2 Các thành phần của reader 80

4.2.1 Mạch HF 81

4.2.2 Đơn vị điều khiển 84

4.3 Kết nối antenna trong hệ thống liên kết cảm ứng 86

iv

4.3.1 Kết nối sử dụng dòng điện phối hợp 86

4.3.2 Cung cấp thông qua cáp 87

4.3.3 Aûnh hưởng của hệ số Q 88

Chương 5 MÃ HOÁ VÀ ĐIỀU CHẾ DỮ LIỆU 5.1 Các loại mã biểu diễn tín hiệu nhị phân 89

5.2 Các kỹ thuật điều chế số 91

5.2.1 Điều chế ASK 91

5.2.2 Điều chế 2FSK 92

5.2.3 Điều chế PSK 92

5.2.4 Điều chế với sóng mang phụ 93

Chương 6 SỰ CHÍNH XÁC CỦA DỮ LIỆU 6.1 Phương pháp kiểm tra lỗi 95

6.1.1 Kiểm tra chẵn lẻ 95

6.1.2 Phương pháp LRC 95

6.1.3 Phương pháp CRC 96

6.2 Đa truy cập, chống xung đột dữ liệu 97

6.2.1 SDMA 98

6.2.2 FDMA 99

6.2.3 TDMA 99

PHẦN 2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG -

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu 105

iv

1.1.1 Giới thiệu đề tài 105

1.1.2 Yêu cầu đề tài 105

1.1.3 Nội dung của đề tài 106

1.2 Yêu cầu hệ thống 106

1.2.1 Nhu cầu hệ thống 106

1.2.2 Quản lý dự án 106

1.3 Tổng quan về sơ đồ khối của hệ thống 107

1.3.1 Các thông số của Reader (DL910) 107

1.3.2 Các thông số của thẻ 108

1.4 Kết quả đo đạc thực tế việc đọc thẻ 115

Chương 2 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 2.1 Khảo xác hiện trạng 117

2.1.1 Giới thiệu chung 117

2.1.2 Các vấn đề đặt ra cho hệ thống mới 117

2.1.3 Phạm vi nghiên cứu 118

2.1.4 Giới hạn hệ thống 118

2.1.5 Các chức năng của hệ thống mới 118

2.2 Thiết kế sơ đồ 119

2.2.1 Sơ đồ chức năng 119

2.2.2 Sơ đồ ngữ cảnh 120

2.2.3 Sơ đồ luồng dữ liệu 120

2.2.4 Mô hình cơ sở dữ liệu 121

Chương 3 CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THI CÔNG 3.1 Mục Quản lý hệ thống 123

3.1.1 Lưu đồ giải thuật 123

3.1.2 Kết quả thi công 123

iv

3.2 Giao diện chương trình chính 125

3.3 Mục Đọc, ghi thẻ 125

3.3.1 Lưu đồ giải thuật 125

3.3.2 Kết quả thi công 126

3.4 Mục chấm công 127

3.4.1 Lưu đồ giải thuật 127

3.4.2 Kết quả thi công 127

3.4 Các Danh mục khác 128

Chương 4 TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Đánh giá 129

4.2 Hạn chế 129

4.3 Hướng phát triển đề tài 129

TÀI LIỆU THAM KHẢO 130

v

DANH SÁCH HÌNH VẼ

PHẦN 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN – RFID

-

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID Hình 1.1 Mã vạch 1

Hình 1.2 Ký tự quang học 2

Hình 1.3 Kiến trúc tiêu biểu của thẻ bộ nhớ có logic bảo mật 3

Hình 1.4 Kiến trúc cơ bản của một thẻ vi xử lý 3

Hình 1.5 Hệ thống RFID 4

Hình 1.6 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960 5

Hình 1.7 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990 6

Hình 1.8 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1990-2009 7

Hình 1.9 Hệ thống RFID toàn diện 10

Hình 1.10 Layout của thiết bị mang dữ liệu, transponder Hình bên trái transponder ghép cảm ứng với antenna cuộn dây, hình bên phải transponder viba với antenna dipole 10

Hình 1.11.Cấu trúc của một thẻ thụ động 11

Hình 1.12 Một số loại thẻ tích cực 14

Hình 1.13 Cấu trúc của một thẻ bán tích cực 15

Hình 1.14 Cấu trúc layout cơ bản của một reader 18

Hình 1.15 Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader 22

Hình 1.16 Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ thụ động 24

Hình 1.17 Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ bán thụ động 24

Hình 1.18 Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻû tích cực 24

Hình 1.19 Layout bộ nhớ của một thẻ minh họa 27

Hình 1.20 Sơ đồ cây nhị phân 31

v

Hình 1.21 Ứng dụng công nghệ RFID vào thư viện 38

Hình 1.22 Ứng dụng công nghệ RFID trong siêu thị 39

Hình 1.23 Ứng dụng công nghệ RFID vào cấy ghép 40

Hình 1.24 Quá trình làm việc của thẻ và reader 43

Hình 1.25 Quá trình truyền nhận dữ liệu giữa thẻ và reader 44

Chương 2 CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN Hình 2.1 Các hệ thống RFID khác nhau 45

Hình 2.2 Giới thiệu hoạt động của hệ thống EAS tần số vô tuyến 47

Hình 2.3 Antenna khung của hệ thống RF (cao 1,2 - 1,6m) và transponder 48

Hình 2.4 Mạch cơ bản và hình dạng cụ thể của transponder viba 49

Hình 2.5 Transponder viba nằm trong vùng truy vấn của detector 49

Hình 2.6 Sơ đồ mạch điện và hoạt động của EAS sử dụng bộ chia tần số 50

Hình 2.7 Antenna của hệ thống RFID điện từ (cao 1.40 m) và transponder 52

Hình 2.8 Truyền dữ liệu trong hệ thống song công, bán song công và tuần tự 53

Hình 2.9 Năng lượng cung cấp cho transponder thông qua từ trường phát ra của reader 54 Hình 2.10 Truyền dữ liệu bằng load modulation từ transponder đến reader 55

Hình 2.11 Phổ của điều chế sóng mang phụ 56

Hình 2.12 Sơ đồ mạch của transponder hài phụ 57

Hình 2.13 Hoạt động của transponder tán xạ lùi 59

Hình 2.14 Transponder ghép gần được đưa vào trong reader 60

Hình 2.15 Hệ thống ghép điện sử dụng điện trường để truyền năng lượng và dữ liệu 61

Hình 2.16 Sơ đồ mạch tương đương của hệ thống RFID ghép điện 62

Hình 2.17 Sơ đồ khối của transponder tuần tự sử dụng ghép cảm ứng 64

Hình 2.18 Sơ đồ điện áp của tụ nạp 64

Chương 3 CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ MANG DỮ LIỆU Hình 3.1 Sơ đồ phân loại các thiết bị mang dữ liệu dùng trong RFID 66

Hình 3.2 Sơ đồ khối của tranpsonder có bộ nhớ 67

v

Hình 3.3 Sơ đồ khối của một mạch HF của transponder liên kết cảm ứng với bộ load

modulator 67

Hình 3.4 Sơ đồ khối của Address and Security logic 68

Hình 3.5 Sơ đồ khối của một transponder chỉ đọc 69

Hình 3.6 Sơ đồ khối của một transponder ghi được có chức năng bảo mật để thực hiện xác nhận giữa transponder và reader 71

Hình 3.7 Transponder có 2 bộ nhớ khoá để cấp quyền truy xuất khác nhau

Hình 3.8 Một transponder có thể dùng cho nhiều ứng dụng bằng cách phân đoạn bộ nhớ của nó 72

Hình 3.9 Sự khác nhau giữa segment cố định và segment tự do 74

Hình 3.10 Sơ đồ khối của một transponder có dùng bộ vi xử lý 74

Hình 3.11 Quá trình xử lý lệnh trong hệ điều hành thẻ thông minh 75

Hình 3.12 Sơ đồ khối của một thẻ hai giao tiếp 76

Hình 3.13 Transponder liên kết cảm ứng có thêm cảm biến nhiệt độ 78

Chương 4 CẤU TRÚC CỦA READER Hình 4.1 Nguyên lý Master-Slave giữa phần mềm, reader và tranpsonder 79

Hình 4.2 Sơ đồ khối của một reader gồm có hệ thống điều khiển và mạch HF Toàn bộ hệ thống được điều khiển bằng những lệnh 81

Hình 4.3 Sơ đồ khối mạch HF của hệ thống RFID liên kết cảm ứng 82

Hình 4.4 Sơ đồ khối của một mạch HF trong hệ thống viba 83

Hình 4.5 Hoạt động của một bộ directional coupler với hệ thống RFID tán xạ lùi 83

Hình 4.6 Sơ đồ khối HF của reader trong hệ thống SEQ 84

Hình 4.7 Sơ đồ khối đơn vị điều khiển của reader 85

Hình 4.8 Quá trình mã hoá và giải mã tín hiệu bằng đơn vị điều khiển của reader 85

Hình 4.9 Kết nối cuộn dây antenna bằng kỹ thuật 50 87

Hình 4.10 Mạch điện phối hợp trở kháng cho cuộn dây antenna 87

Chương 5 MÃ HOÁ VÀ ĐIỀU CHẾ DỮ LIỆU

v

Hình 5.1 Sơ đồ khối hệ thống viễn thông số 89

Hình 5.2 Các loại mã đường truyền trong hệ thống RFID 90

Hình 5.3 Mã Pulse-pause 91

Hình 5.4 Điều chế ASK 92

Hình 5.5 Điều chế FSK 92

Hình 5.6 Điều chế PSK 93

Hình 5.7 Sơ đồ điều chế ghép kênh với kiểu điều chế ASK sóng mang phụ 93

Hình 5.8 Phổ của tín hiệu điều chế sóng mang phụ 94

Chương 6 SỰ CHÍNH XÁC CỦA DỮ LIỆU Hình 6.1 Kiểm tra LRC 95

Hình 6.2 Truyền dữ liệu đến nhiều thẻ 97

Hình 6.3 Nhận dữ liệu từ nhiều thẻ 97

Hình 6.4 Các phương pháp tránh xung đột dữ liệu 98

Hình 6.5 SDMA, anten định hướng chỉ lần lượt đến các transponder 98

Hình 6.6 FMDA, vài kênh truyền với các tần số khác nhau dùng cho việc truyền dữ liệu giữa transponder và reader 99

Hình 6.7 Các phương pháp điều khiển reader 100

Hình 6.8 Mã NRZ 101

Hình 6.9 Mã hoá NRZ không thể phát hiện sự xung đột dữ liệu giữa các transponder 101

Hình 6.10 Mã Manchester 102

Hình 6.11 Mã hoá Manchester giúp phát hiện bit xung đột 102

Hình 6.12 Quá trình tìm kiếm transponder hợp lệ 103

Hình 6.13 Số lần thực hiện trung bình để xác định địa chỉ transponder 104

PHẦN 2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG -

v

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

Hình 1.1 Reader (DL910) 107

Hình 1.2 Sơ đồ khối của thẻ SL3 ICS10 111

Hình 1.3 Mô hình thực tế khảo sát 116

Chương 2 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG Hình 2.1 Sơ đồ chức năng 119

Hình 2.2 Sơ đồ ngữ cảnh 120

Hình 2.3 Sơ đồ luồng dữ liệu 121

Chương 3 CHƯƠNG TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THI CÔNG Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật quản lý hệ thống 123

Hình 3.2 Giao diện đăng nhập hệ thống 124

Hình 3.3 Giao diện chương trình chính 125

Hình 3.4 Lưu đồ giải thuật mục Đọc ghi 126

Hình 3.5 Giao diện Đọc ghi 126

Hình 3.6 Lưu đồ giải thuật mục Chấm công 127

Hình 3.7 Giao diện Chấm công 128

vi

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

PHẦN 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID

- Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID

Bảng 1.1: So sánh một số hệ thống nhận dạng 9 Bảng 1.2: Tần số hoạt động của RFID 35

Chương 2 CÁC HỆ THỐNG RFID CƠ BẢN

Bảng 2.1: Các tham số hệ thống cho các hệ thống RF 48 Bảng 2.2: Dải tần số của các hệ thống bảo mật khác nhau 48 Bảng 2.3: Các thông số cơ bản của hệ thống 50 Bảng 2.4: Suy hao đường truyền trong không gian tự do ứng với những tần số khác nhau (độ lợi của antenna transponder là 1,64, của antenna reader là 1) 58

Chương 4 CẤU TRÚC CỦA READER

Bảng 4.1: Ví dụ về quá trình thực thi một lệnh đọc bởi phần mềm, reader và transponder 80

PHẦN 2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

- Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

Bảng 1.1: Kế hoạch thực hiện và phân công nhiệm vụ 106 Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của Reader (DL910) 107

vi

Bảng 1.3: Các thông số về đọc ghi của Reader (DL910) 107

Bảng 1.4: Cổng hỗ trợ của Reader (DL910) 108

Bảng 1.5: Các thông số về điện của Reader (DL910) 108

Bảng 1.6: Kích thước Reader (DL910) 108

Bảng 1.7: Mã kết nối, ngắt kết nối, đọc ghi thẻ 108

Bảng 1.8: Tần số hoạt động theo chuẩn của thẻ SL3 ICS10 111

Bảng 1.9: Khoảng cách hoạt động của thẻ UCODE HSL trong các băng tần số 113

Bảng 1.10: Kết quả đo đạc thực tế tầm đo thẳng góc cực đại của Reader (UHF_R_G2_232_2A) với hai loại thẻ thụ động (SL3 ICS10 và SL3 ICS30 chuẩn UCODE EPC GEN2) di chuyển với vận tốc cực đại 116

Chương 2 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG Bảng 2.1: Mô hình cơ sở dữ liệu 122

vii

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Bd (Baud bit/s): Tốc độ truyền

CDMA (Code Division Multiple Access): Đa truy cập phân chia mật mã

EAS (Electronic Article Surveillance): Thiết bị giám sát điện tử

EEPROM (Electric Erasable and Programmable Read-Only Memory): Kiểu EPROM có thể xóa bằng tín hiệu điện

ERP (Equivalen Radiated Power):

FDMA(Frequency Domain Multiple Access):

FDX (Full-Duplex): Song công

FSK (Frequency Shift Keying): Điều chế dịch tần số

GSM (Global System for Mobile Communication/Groupe Special Mobile): Hệ thống truyền thông di động toàn cầu

HDX (Half-Duplex): Bán song công

HSL (High Frequency Smart Label): Hệ thống ghi nhãn thông minh dùng ở tần số cao

ISM (Industrial Scientific Medical (frequency range)): Ngưỡng tần số được ứng dụng trong y khoa

ISO (International Organization for Standardization): Tổ chức ISO

LAN (Local Area Network): Mạng kết nối cục bộ

NRZ (Non-Return-to-Zero): Không trở về 0

OCR (Optical Character Recognition): Nhận dạng ký tự quang học

PC (Personal Computer): Máy tính cá nhân

RFID(Radio Frequency Identification): Kỹ thuật nhận dạng bằng vô tuyến

RO (Read Only): Chỉ đọc

RW (Read Write): Đọc ghi

SAW (Surface Acoustic Wave):

SDMA(Space Division Multiple Access):

vii

SEQ (Sequential System): Hệ thống tuần tự

STAC (Slotted Terminal Adaptive Collection):

TDMA(Time Domain Multiple Access): Đa truy cập theo miền thời gian UHF (Ultra High Frequency): Tần số siêu cao (300MHz – 3GHz)

UPC (Universal Product Code): Mã sản phẩm chuẩn toàn cầu

WORM (Write Once, Read Many): ghi một lần, đọc nhiều lần

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-1-

PHẦN 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN - RFID

- Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID

1.1 Sơ lược về các hệ thống nhận dạng tự động

1.1.1 Hệ thống mã vạch (Barcode system)

Mã vạch là hình gồm nhiều sọc đứng, rộng và hẹp được in để đại diện cho các

mã số dưới dạng máy có thể đọc được

Các mã sọc phù hợp với tiêu chuẩn Universal Product Code (UPC) được in trên hầu hết các sản phẩm hàng hóa bày bán trong các siêu thị hiện nay Khi hình mã sọc được kéo lướt qua một dụng cụ quét quang học ở quầy kiểm tra thu tiền, máy tính sẽ đối chiếu số hiệu sản phẩm với cơ sở dữ liệu các danh sách giá và in ra giá tiền đúng với

mã đó

Hình 1.1 Mã vạch

1.1.2 Nhận dạng ký tự quang học (Optical character recognition - OCR)

Nhận dạng ký tự quang học là sự cảm nhận bằng máy các chữ in và chữ đánh máy Bằng phần mềm OCR, các máy quét có thể quét trên một trang chữ in, và các ký

tự sẽ được biến thành các văn bản theo qui cách tài liệu của chương trình xử lý từ

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-2-

Hình 1.2 Ký tự quang học

1.1.3 Phương thức sinh trắc học (Biometric procedures)

 Nhận dạng giọng nói (Voice identification)

Là phương thức được thực hiện bằng cách kiểm tra các đặc trưng của giọng nói của người nói với một mẫu tham khảo có trước, nếu tương ứng thì đáp ứng sẽ thực hiện

theo yêu cầu của người nói

 Nhận dạng dấu vân tay (Fingerprinting procedures (dactyloscopy))

Tiến trình này dựa trên sự so sánh mẫu nhú và lớp da trên đầu ngón tay Hệ thống sẽ phân tích dữ liệu từ các mẫu nó đọc được và đem so sánh với mẫu tham khảo

đã được lưu trữ

1.1.4 Thẻ thông minh (Smart Cards)

Thẻ thông minh là một hệ thống lưu trữ dữ liệu điện tử Nó có kích thước

khoảng bằng thẻ tín dụng có thể chứa thông tin và trong hầu hết các trường hợp thì nó chứa cả một bộ vi xử lý điều khiển nhiều chức năng đáp ứng nhu cầu người sử dụng Không giống như thẻ từ có những sọc từ ngoài mặt thẻ, thẻ thông minh giữ thông tin bên trong nó mà vì thế an toàn hơn nhiều Thẻ thông minh thường được dùng cho những thiết bị cần xác minh chủ quyền của người sử dụng, và nó tạo ra những mã truy cập cho hệ thống bảo an Thẻ thông minh đầu tiên là thẻ thông minh điện thoại trả trước được đưa vào sử dụng năm 1984

Có 2 loại thẻ thông minh cơ bản khác nhau dựa vào tính năng bên trong của nó: thẻ nhớ và thẻ vi xử lý

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-3-

 Thẻ nhớ (Memory cards)

Trong thẻ nhớ, bộ nhớ - thường là EEPROM được truy cập sử dụng hệ thống logic tuần tự, nó cũng có thể được kết hợp với giải thuật bảo mật đơn giản bằng cách sử dụng hệ thống này Các chức năng của thẻ nhớ thường được tối ưu hóa cho một ứng dụng cụ thể Tính linh hoạt của nó bị giới hạn, tuy nhiên về mặt tích cực thẻ bộ nhớ có ưu thế về giá cả Chính vì lý do đó mà thẻ bộ nhớ được dùng rộng rãi

Hình 1.3 Kiến trúc tiêu biểu của thẻ bộ nhớ có logic bảo mật

 Thẻ vi xử lý (Microprocessor cards)

Thẻ vi xử lý chứa một bộ vi xử lý được nối tới các ô bộ nhớ (RAM, ROM và EEPROM) Thẻ vi xử lý rất linh hoạt Trong hệ thống thẻ thông minh hiện đại, nó cũng

có thể tích hợp các ứng dụng khác nhau trong một thẻ (đa ứng dụng)

Hình 1.4 Kiến trúc cơ bản của một thẻ vi xử lý

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-4-

ROM được lập trình mặt nạ tạo kết hợp thành hệ thống hoạt động (mã lập trình cao hơn) cho bộ vi xử lý và được chèn vào trong quá trình sản xuất chip Nội dung của nó được xác lập trong quá trình sản xuất, tương tự cho tất cả các chip khác trong cùng đợt sản phẩm, và chúng không thể lập trình lại được

EEPROM của chip chứa dữ liệu ứng dụng và các mã chương trình liên quan tới ứng dụng Việc đọc hay ghi dữ liệu được điều khiển bởi hệ điều hành

RAM là bộ nhớ làm việc tạm thời của bộ vi xử lý Dữ liệu của nó có thể bị mất khi mất điện

Các loại thẻ vi xử lý được dùng trong các ứng dụng có độ bảo mật Các loại thẻ thông minh được dùng trong các hệ thống điện thoại di động GSM Tuỳ chọn của việc lập trình thẻ vi xử lý cũng thuận tiện cho việc tạo ra các ứng dụng mới

1.1.5 Hệ thống RFID (RFID System)

Hệ thống RFID liện hệ rất gần với thẻ thông minh Cũng như hệ thống thẻ thông minh, dữ liệu được lưu trữ trên thiết bị mang dữ liệu điện tử là bộ phát đáp Tuy nhiên, không giống như thẻ thông minh, năng lượng cung cấp cho thiết bị mang dữ liệu và cho việc trao đổi dữ liệu giữa nó và đầu đọc/phát tín hiệu không dựa trên sự tiếp xúc điện

mà thay và đó là sử dụng từ tính và trường điện từ

Hình 1.5 Hệ thống RFID

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-5-

1.2 Giới thiệu chung về nhận dạng vô tuyến RFID

1.2.1 Lịch sửù phát triển của hệ thống RFID

Các công nghệ ngày nay luôn hướng tới sự đơn giản, tiện lợi và đặc trưng luôn được ưu tiên hàng đầu là khả năng không dây (wireless) Thiết bị không dây càng ngày càng phát triển rộng rãi làm cho con người được giải phóng, tự do và thoải mái hơn Công nghệ RFID ra đời đã tạo ra cuộc cách mạng trong môi trường tương tác hiện nay

RFID là một trong những kỹ thuật được đánh giá cao và phát triển nhanh chóng trong khoảng thời gian ngắn Lần đầu tiên một công nghệ tương tự đó là bộ tách sóng IFF (Identification Friend or Foe) được phát minh năm 1937 bởi người Anh và được quân đồng minh sử dụng trong Thế Chiến lần thứ II để nhận dạng máy bay ta và địch Kỹ thuật này trở thành nền tảng cho hệ thống kiểm soát không lưu thế giới vào thập niên 50 Nhưng trong khoảng thời gian này do chi phí quá cao và kích thước quá lớn của hệ thống nên chúng chỉ được sử dụng trong quân đội, phòng nghiên cứu và những trung tâm thương mại lớn

Hình 1.6 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1880-1960

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-6-

Hình 1.7 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1960-1990

Cuối thập niên 60 và đầu thập niên 70, bắt đầu xuất hiện những công ty giới thiệu những ứng dụng mới cho RFID mà không quá phức tạp và đắt tiền Ban đầu phát triển những thiết bị giám sát điện tử (Electronic Article Surveillance - EAS) để kiểm soát hàng hóa chẳng hạn như quần áo hay sách trong thư viện

Kỹ thuật RFID ngày càng được nhiều người biết đến trong những thập niên 60 và 70, bắt đầu xuất hiện nhiều hơn ứng dụng của kỹ thuật này trong nhiều mặt của cuộc sống Kỹ thuật này càng được hoàn thiện, từ nhận biết trở thành nhận dạng

Đến năm 1973, Mario Cardullo (USA) chính thức trở thành người đầu tiên hoàn thiện công nghệ RFID

Việc khảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio được đem nghiên cứu và phát triển trong các hoạt động thương mại cho đến thập niên 1960 và tiến triển rõ vào những năm 1970 bởi các công ty, học viện và chính phủ Mỹ Chẳng hạn, Bộ năng lượng Los Alamos Nation Laboratory đã phát triển hệ thống theo dõi nguyên liệu hạt nhân bằng cách đặt thẻ vào

xe tải và đặt các reader tại các cổng của bộ phận bảo vệ Đây là hệ thống được sử dụng ngày nay trong các hệ thống trả tiền lệ phí tự động Kỹ thuật này cải tiến so với các kỹ thuật trước như các mã vạch trên hàng hóa và các thẻ card viền có tính từ

RFID tiên tiến vào đầu những năm 80, có những ứng dụng rộng rãi trong việc kiểm soát xe tại Mỹ hay đánh dấu đàn gia súc tại Châu Âu Hệ thống RFID cũng được

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-7-

ứng dụng trong việc nghiên cứu đời sống hoang dã, các thẻ RFID được gắn vào trong những con vật, nhờ đó có thể lần theo dấu vết của chúng trong môi trường hoang dã Đến thập niên 90, khi mà tần số UHF được sử dụng và thể hiện được những ưu điểm của mình về khoảng cách và tốc độ truyền dữ liệu thì công nghệ RFID đã đạt được những thành tựu rực rỡ

Hình 1.8 Lịch sử phát triển RFID giai đoạn 1990-2009

Mặc dù những nguyên lý cơ bản của kỹ thuật RFID đã tồn tại từ thời Marconi nhưng chúng ta chỉ mới bắt đầu bàn đến những tiềm năng to lớn của nó từ cuối thế kỷ

20 Những năm đầu của thế kỷ 21 đã đánh dấu những điểm mốc chuyển biến quan trọng của RFID Kỹ thuật RFID hiện nay đang được sử dụng trong cả khu vực kinh tế tư nhân và nhà nước, từ việc theo dõi sách trong thư viện đến việc xác nhận một chiếc chìa khóa khởi động xe Các nhà bán lẽ tầm cỡ đang yêu cầu các nhà cung cấp lớn sử dụng thẻ RFID, cùng với những tiến bộ kỹ thuật và giảm giá cả đã thúc đẩy sự phát triển của RFID

Tại Việt Nam hiện nay, nhu cầu sử dụng RFID ngày càng nhiều và mở ra một thị trường vô cùng tiềm năng cho các nhà nghiên cứu, sinh viên và các nhà sản xuất Tuy nhiên để có thể vận dụng và phát triển một hệ thống, chúng ra cũng cần phải có sự hiểu biết nhất định về chúng

1.2.2 Khái niệm RFID

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-8-

Là công nghệ xác nhận dữ liệu đối tượng bằng sóng vô tuyến để nhận dạng, theo dõi và lưu thông tin trong một thẻ (Tag) Reader quét dữ liệu thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu của thẻ

Kỹ thuật RFID có liên quan đến hệ thống không dây cho phép một thiết bị đọc thông tin được chứa trong một chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, mà không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc yêu cầu một sự nhìn thấy giữa hai cái Nó cho ta phương pháp truyền và nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác

Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay hệ thống RFID bị động làm việc như sau: một RFID reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua antenna của nó đến một con chip không tiếp xúc Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin tìm được từ con chip Các con chip không tiếp xúc, không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng chúng nhận từ tín hiệu được gửi bởi một reader

Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các thẻ đến các reader Thẻ có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc pallet

1.2.3 So sánh các hệ thống ID khác nhau

Từ cách phân tích các hệ thống nhận dạng mô tả ở trên cho ta thấy ưu điểm và

nhược điểm của RFID với các hệ thống khác (Bảng 1.1)

Bảng 1.1: So sánh một số hệ thống nhận dạng

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-9-

dạng bằng giọng nói

thông minh

Số lượng dữ liệu(byte) 1 – 100 1 – 100 16 – 64K 96 bits đến 64K

Khả năng đọc của

Đọc được user Hạn chế Đơn giản Đơn giản Không thể Không thể Tác động của chất

bẩn/độ ẩm Rất cao Rất cao Có thể Không ảnh hưởng Tác động của vỏ bọc Sai hoàn toàn Sai hoàn toàn Không ảnh hưởng Tác động theo chiều

Một chiều

Không ảnh hưởng Sự thoái hoá Hạn chế Hạn chế Tiếp xúc Không ảnh hưởng Chi phí mua Rất thấp Trung bình Rất cao Thấp Trung bình thấp

Không cần sự xác

nhận Có chút ít Có chút ít Có thể Không thể Không thể Tốc độ đọc dữ liệu 4 giây 3 giây > 5 giây 4 giây Rất nhanh

0,5 giây Khoảng cách tối đa

giữa đầu đọc và thiết

bị mang dữ liệu 0 – 50 cm

Dưới 1

cm 0 – 50 cm tiếp xúc Chiều 0 – 60 m

1.3 Các thành phần của một hệ thống RFID

Các thành phần chính trong hệ thống RFID là thẻ, reader và cơ sở dữ liệu

Một hệ thống RFID toàn diện bao gồm bốm thành phần:

- Thẻ RFID (RFID Tag, Transponder - bộ phát đáp) được lập trình điện tử với thông tin duy nhất

- Các reader (đầu đọc) hoặc sensor (cái cảm biến) để truy vấn các thẻ

- Antenna thu, phát sóng vô tuyến

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-10-

- Host computer - server, nơi mà máy chủ và hệ thống phần mềm giao diện với hệ thống được tải Nó cũng có thể phân phối phần mềm trong các reader và cảm biến Cơ sở hạ tầng truyền thông: là thành phần bắt buộc, nó là một tập gồm cả hai mạng có dây và không dây và các bộ phận kết nối tuần tự để kết nối các thành phần đã liệt kê ở trên với nhau để chúng truyền với nhau hiệu quả

Hình 1.9 Hệ thống RFID toàn diện

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

- Bán tích cực (Semi-active, còn gọi bán thụ động - semi-passive)

 Thẻ thụ động

Hình 1.11.Cấu trúc của một thẻ thụ động

Loại thẻ này không có nguồn bên trong (on-board), sử dụng nguồn nhận được từ reader để tự tiếp sinh lực hoạt động và truyền dữ liệu được lưu trữ trong nó cho reader Thẻ thụ động có cấu trúc đơn giản và không có các thành phần động Thẻ như thế có một thời gian sống dài và thường có sức chịu đựng với điều kiện môi trường khắc nghiệt

Đối với loại thẻ này, khi thẻ và reader truyền thông với nhau thì reader luôn truyền trước rồi mới đến thẻ Cho nên bắt buộc phải có reader để thẻ có thể truyền dữ liệu của nó

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-12-

Thẻ thụ động được đọc ở khoảng cách từ 11cm ở trường gần (ISO 14443), đến 10m ở trường xa (ISO 18000-6), và có thể lên đến 183m khi kết hợp với ma trận

Thẻ thụ động nhỏ hơn và cũng rẻ hơn thẻ tích cực hoặc bán tích cực

Các thẻ thụ động có thể thực thi ở tần số low, high, ultrahigh, hoặc microwave Thẻ thụ động bao gồm những thành phần chính sau:

- Vi mạch (microchip)

- Antenna

 Vi mạch

Vi mạch thông thường gồm có:

- Bộ chỉnh lưu (power control/rectifier): chuyển nguồn AC từ tín hiệu antenna của reader thành nguồn DC Nó cung cấp nguồn đến các thành phần khác của

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-13-

 Antenna

Antenna của thẻ được dùng để lấy năng lượng từ tín hiệu của reader để làm tăng sinh lực cho thẻ hoạt động, gửi hoặc nhận dữ liệu từ reader Antenna này được gắn vào

vi mạch, antenna là trung tâm đối với hoạt động của thẻ

Có thể có nhiều dạng antenna, nhất là UHF, chiều dài antenna tương ứng với bước sóng hoạt động của thẻ Một antenna lưỡng cực bao gồm một dây dẫn điện (chẳng hạn đồng) mà nó bị ngắt ở trung tâm Chiều dài tổng cộng của một antenna lưỡng cực bằng nửa bước sóng tần số được dùng nhằm tối ưu năng lượng truyền từ tín hiệu antenna của reader đến thẻ Reader có thể đọc thẻ này ở nhiều hướng khác nhau

Chiều dài antenna của thẻ thường lớn hơn nhiều so với vi mạch của thẻ vì vậy nó quyết định kích cỡ vật lý của thẻ Một antenna có thể được thiết kế dựa trên một số nhân tố sau đây:

- Khoảng cách đọc của thẻ với reader

- Hướng cố định của thẻ đối với reader

- Hướng tùy ý của thẻ đối với reader

- Loại sản phẩm riêng biệt

- Vận tốc của đối tượng được gắn thẻ

- Độ phân cực antenna của reader

Những điểm kết nối giữa vi mạch của thẻ và antenna là những kết nối yếu nhất của thẻ Nếu có bất kỳ điểm kết nối nào bị hỏng thì xem như thẻ không làm việc được hoặc có thể hiệu suất làm việc giảm đáng kể

Hiện tại, antenna của thẻ được xây dựng bằng một mảnh kim loại mỏng (chẳng hạn đồng, bạc hoặc nhôm) Tuy nhiên, trong tương lai có thể sẽ in trực tiếp antenna lên nhãn thẻ, hộp và sản phẩm đóng gói bằng cách sử dụng một loại mực dẫn có chứa đồng, cacbon và niken

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-14-

 Thẻ tích cực

Hình 1.12 Một số loại thẻ tích cực

Thẻ tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn một bộ pin, hoặc có thể là những nguồn năng lượng khác như sử dụng nguồn năng lượng mặt trời) và điện tử học để thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng Thẻ tích cực sử dụng nguồn năng lượng bên trong để truyền dữ liệu cho reader Nó không cần nguồn năng lượng từ reader để truyền dữ liệu Điện tử học bên trong gồm bộ vi mạch, cảm biến và các cổng vào/ra

được cấp nguồn bởi nguồn năng lượng bên trong nó

Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader, thẻ luôn truyền trước, rồi mới đến reader Vì sự hiện diện của reader không cần thiết cho việc truyền dữ liệu nên thẻ tích cực có thể phát dữ liệu của nó cho những vùng lân cận nó thậm chí

trong cả trường hợp reader không có ở nơi đó

Khoảng cách đọc của thẻ tích cực là 100 feet (xấp xỉ 30.5 m) hoặc hơn nữa khi

máy phát tích cực của loại thẻ này được dùng đến

Thẻ tích cực bao gồm 4 thành phần chính sau:

- Vi mạch: Kích cỡ và khả năng làm việc vi mạch thường lớn hơn vi mạch trong thẻ thụ động

- Antenna: có thể truyền tín hiệu của thẻ và nhận tín hiệu reader Đối với thẻ bán tích cực, gồm một hoặc nhiều mảnh kim loại như đồng, tương tự như thẻ thụ động

- Cung cấp nguồn bên trong

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-15-

- Điện tử học bên trong Hai thành phần đầu tiên (vi mạch, antenna) đã được mô tả trong phần trước Sau đây, hai thành phần sau sẽ được được trình bày:

 Nguồn năng lượng bên trong

Tất cả các thẻ tích cực đều mang một nguồn năng lượng bên trong để cung cấp nguồn cho điện tử học bên trong và truyền dữ liệu Nếu sử dụng bộ pin thì thẻ tích cực thường kéo dài tuổi thọ từ 2 đến 7 năm tùy thuộc vào thời gian sống của bộ pin Một trong những nhân tố quyết định thời gian sống của bộ pin là tốc độ truyền dữ liệu của thẻ Nếu khoảng cách đó càng rộng thì bộ pin càng tồn tại lâu và vì thế thời gian sống

của thẻ cũng dài hơn

 Điện tử học bên trong

Điện tử học bên trong cho phép thẻ hoạt động như một máy phát và cho phép nó thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng như tính toán, hiển thị giá trị các tham số động nào đó, hoặc hoạt động như một cảm biến, v.v… Thành phần này cũng có thể cho phép chọn lựa kết nối với các cảm biến bên ngoài Vì vậy thẻ có thể thực thi nhiều nhiệm vụ

thông minh, tùy thuộc vào loại cảm biến được gắn vào

 Thẻ bán tích cực (bán thụ động)

Thẻ bán tích cực có một nguồn năng lượng bên trong (chẳng hạn là bộ pin) và điện tử học bên trong để thực thi những nhiệm vụ chuyên dụng Nguồn bên trong cung cấp sinh lực cho thẻ hoạt động Tuy nhiên trong quá trình truyền dữ liệu, thẻ bán tích cực sử dụng nguồn từ reader Thẻ bán tích cực được gọi là thẻ có hỗ trợ pin (battery-assisted tag)

Hình 1.13 Cấu trúc của một thẻ bán tích cực

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-16-

Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader thì reader luôn truyền trước rồi đến thẻ Tại sao sử dụng thẻ bán tích cực mà không sử dụng thẻ thụ động? Bởi vì thẻ bán tích cực không sử dụng tín hiệu của reader như thẻ thụ động, nó tự kích động, nó có thể đọc ở khoảng cách xa hơn thẻ thụ động Bởi vì không cần thời gian tiếp sinh lực cho thẻ bán tích cực, thẻ có thể nằm trong phạm vi đọc của reader ít hơn thời gian đọc quy định (không giống như thẻ thụ động) Vì vậy nếu đối tượng được gắn thẻ đang di chuyển ở tốc độ cao, dữ liệu thẻ có thể vẫn được đọc nếu sử dụng thẻ bán tích cực Thẻ bán tích cực cũng cho phép đọc tốt hơn ngay cả khi gắn thẻ bằng những vật liệu chắn tần số vô tuyến (RF-opaque và RF-absorbent) Sự có mặt của những vật liệu này có thể ngăn không cho thẻ thụ động hoạt động đúng dẫn đến việc truyền dữ liệu không thành công Tuy nhiên, đây không phải là vấn đề khó khăn đối với thẻ bán tích cực

Phạm vi đọc của thẻ bán tích cực có thể lên đến 100 feet (xấp xỉ 30.5 m) với

điều kiện lý

Việc phân loại tiếp theo dựa trên khả năng hỗ trợ ghi chép dữ liệu:

- Chỉ đọc (RO)

- Ghi một lần, đọc nhiều lần (WORM)

- Đọc-Ghi (RW)

 Thẻ read only (RO)

Thẻ RO có thể được lập trình (tức là ghi dữ liệu lên thẻ RO) chỉ một lần Dữ liệu có thể được lưu vào thẻ tại xí nghiệp trong lúc sản xuất Việc này được thực hiện như sau: các fuse riêng lẻ trên vi mạch của thẻ được lưu cố định bằng cách sử dụng chùm tia laser Sau khi thực hiện xong, không thể ghi đè dữ liệu lên thẻ được nữa Thẻ này được gọi là factory programmed Nhà sản xuất loại thẻ này sẽ đưa dữ liệu lên thẻ và người sử dụng thẻ không thể điều chỉnh được Loại thẻ này chỉ tốt đối với những ứng dụng nhỏ mà không thực tế đối với quy mô sản xuất lớn hoặc khi dữ liệu của thẻ cần được làm

SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths Nguyễn Chí Ngọc

-17-

theo yêu cầu của khác hàng dựa trên ứng dụng Loại thẻ này được sử dụng trong các

ứng dụng kinh doanh và hàng không nhỏ

 Thẻ write once, read many (WORM)

Thẻ WORM có thể được ghi dữ liệu một lần, mà thường thì không phải được ghi bởi nhà sản xuất mà bởi người sử dụng thẻ ngay lúc thẻ cần được ghi Tuy nhiên trong thực tế thì có thể ghi được vài lần (khoảng 100 lần) Nếu ghi quá số lần cho phép, thẻ

có thể bị phá hỏng vĩnh viễn Thẻ WORM được gọi là field programmable

Loại thẻ này có giá cả và hiệu suất tốt, có an toàn dữ liệu và là loại thẻ phổ biến

nhất trong lĩnh vực kinh doanh ngày nay

 Thẻ read write (RW)

Thẻ RW có thể ghi dữ liệu được nhiều lần, khoảng từ 10.000 đến 100.000 lần hoặc có thể hơn nữa Việc này đem lại lợi ích rất lớn vì dữ liệu có thể được ghi bởi reader hoặc bởi thẻ (nếu là thẻ tích cực) Thẻ RW gồm thiết bị nhớ Flash và FRAM để lưu dữ liệu Thẻ RW được gọi là field programmable hoặc reprogrammable Sự an toàn dữ liệu là một thách thức đối với thẻ RW Thêm vào nữa là loại thẻ này thường đắt nhất Thẻ RW không được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng ngày nay, trong tương

lai có thể công nghệ thẻ phát triển thì chi phí thẻ giảm xuống

1.3.2 Reader

Một reader điển hình chứa một Module tần số vô tuyến (máy phát và máy thu) là một đơn vị điều khiển và là phần tử kết nối đến bộ phát đáp Ngoài ra các reader còn được gắn với 1 một giao diện bổ sung (RS232, RS485…) để chúng có thể chuyển tiếp dữ liệu đọc được đến một hệ thống khác (PC, hệ thống điều khiển robot…)

Reader RFID được gọi là vật tra hỏi (interrogator), là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu các thẻ RFID tương thích Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo thẻ Quá trình tạo thẻ và kết hợp thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động (commissioning the tag)