应答器原理：解析物联网组成

RFID是无线电领域的识别技术。在RFID系统中，识别信息存放于电子信息载体中，这个电子信息载体就是应答器，应答器在具体不同应用领域又表现为多种不同的形式：在服装商品中，这个应答器又表现为纽扣状的形式；在门禁领域，应答器被做成了IC卡的形式；还有人们十分熟悉的银行卡、饭卡、会员卡等。图2-5、图2-6和图2-7给出了应用于不同场合的应答器形式。

应答器基本是由天线、编/解码器、电源系统、存储器、CPU、负载和时钟组成。应答器的基本组成框图如图2-8所示。

图2-5　纽扣形式封装

图2-6　IC卡形式封装

图2-7　腕表形式封装

图2-8　应答器的基本组成框图

其中的天线部分主要用于数据通信和获取射频能量，在天线获取射频磁场能量必须经过电源系统的整流滤波稳压后才能够给应答器的其他电路提供合格的直流电源。天线电路获得的载波信号的频率经过分频后，分频信号可以作为应答器CPU、存储器、编解码电路单元工作所需的时钟信号。

应答器基本工作原理是，从读写器传来的控制信息，经过天线单元，编解码单元进行解调和解码传输到控制器，由控制器来完成控制指令所规定的操作；从读写器传来的数据信息，同样要经过解调和解码后，由控制器完成对数据信息的写入操作。相反，如果从应答器传送信息到阅读器，状态数据在控制器的控制下，从存储器中取出经过编码器和负载调制单元发送到阅读器。

RFID的应答器的存储容量一般在几字节到几千字节。存储器存储的数据量一般为产品的序列号，如EPC编码，所以存储的容量一般不大。而这些序列号在RFID应答器出厂的时候，就按照商品所需要标明的信息存储到相应的存储器，如EEPROM和SRAM。

EEPROM是电感耦合方式的应答器所主要采用的存储器，但是它的写入过程要求的功率比较大，擦写的寿命大概有10万次。SRAM的写入的速度很快，缺点是在保存数据方面。它需要有辅助的不能间断的电源供电，以保证数据正确的存储。

还有一种非易失性存储器——FRAM，它是一种铁电存储器，能兼容RAM的一切功能，并且和ROM技术一样。铁电存储器也称为非易失性的RAM，如图2-9所示。(www.xing528.com)

铁电存储器能够允许系统设计师更快、更频繁地写入数据，断电不易丢失。对于使用EEPROM的用户而言，这些是不能享受到的优良性能。数据收集包括数据获取和存储数据，而这些数据必须在掉电的情况下仍能保留（不是暂时性的或中间结果暂存）。这些就是具有基本收集数据功能的系统或者子系统，并会随着时间而不断发展出新的功能。

图2-9　铁电存储器

控制器部分是整个应答器小系统的核心部分，根据不同类型的应答器，对控制器的要求也不一样，对于可读可写的应答器，就需要内部逻辑控制对读写的使能，支持读写的操作。对于有密码功能的应答器，就要要求控制器能够进行相应的数字验证操作。

如果应答器中具有了微控制器（Micro-Control Unit，MCU），就具有更强的功能，就可以满足更广领域的要求，如需要进行复杂的加密功能、身份验证识别等领域。

应答器的分类

应答器具体可以分为，无源（被动式）应答器、半无源（半被动式）应答器和有源（主动式）应答器。

图2-10　无源（被动式）应答器

1）无源（被动式）应答器，顾名思义它本身是不带电源的，当不与阅读器进行数据交互的时候，应答器处于不工作状态。当此应答器进入阅读器的阅读范围后，它可以通过天线系统从阅读器的射频电磁能量中获得工作需要的能量，如图2-10所示。

图中黑色区域就是该应答器的CPU、存储器、编解码功能单元，外围印制铜模线即为应答器的天线单元。

2）半无源（半被动式）应答器。该类型的应答器内部带有电源模块，但是自带电源仅仅是起辅助作用的。该电源单元的作用多为维持存储器内部的数据状态和对应答器与阅读器信息交互的辅助作用。与阅读器进行数据传输时，射频通信所需的能量由阅读器来提供。在没有信息交互过程时，半无源应答器处于休眠状态；当受阅读器射频磁场的激励作用时，就才会使应答器进入正常的工作状态。

3）有源（主动式）应答器。这种应答器工作所需的能量完全来自于自身的电源模块，它会主动地与阅读器信息传输。由于这样就需要比较大能量供应，所以有源应答器的体积往往比较大，重量也较重。