無線射頻辨識（radio-frequency-identification ，RFID）技術有一種成為嵌入式系統設計中常見的重要組成部分之潛力。除了在庫存管理領域的傳統角色以外，RFID標籤和高速、長距離閱讀器（reader）的最新進展，使嵌入式系統設計者能輕鬆納入多種特性，例如：門禁、防偽、簡易付款、醫學鑒定、動態定價、產品歷史記錄、遠端資產追蹤。嵌入式RFID應用一般是把閱讀器內建於產品或系統中，以便加進本地資料收集的功能，這些功能可以強化產品的基本功能。如今，人們可以在酒店、監獄、醫院、零售商店、農場、賭場、收費公路、工廠以及多種商用和軍用車輛中發現嵌入式RFID的應用。隨著嵌入式系統開發者認識到這種技術的價值，並且在新設計中採用它，這些非傳統RFID應用將成為家常便飯。
關於RFID的構想出現於20世紀中期，而如今，它即將成為下一項重大的技術。早在第二次世界大戰期間，美國軍方就在使用早期形式的RFID，用來區分敵我的飛機。第一批商用RFID應用是出現在20世紀70、80年代，主要是用來追蹤和識別單一地點內的物品。但是，在早期部署的RFID當中，許多RFID應用的開發者都是以專有技術為基礎，每一種都採用獨特的通信方法，並且要求由生產標籤的公司來提供專門的閱讀器硬體。缺乏標準化導致產業分散、採用速度緩慢，並且實際的表現落後於對RFID技術的大肆宣傳。如今，開發者正在糾正大多數早期的問題，並且RFID是一個正在成長的產業，在物流、門禁、防偽、物品級庫存、非接觸式付款和多種新型嵌入式系統應用中有專用的系統。
RFID技術一項最基本而又最普遍的用途就是電子商品防竊系統（electronic-article-surveillance ，EAS）系統，零售業者用它來發起一場針對入店行竊犯罪的高科技“戰爭”。這一類型的犯罪使該產業每年損失數十億美元，損失是如此之大，讓零售業者很容易找到購買昂貴電子系統來遏制盜竊的理由。EAS系統採用大型的天線板（antenna panel）和各種尺寸的安全標籤（security tag），前者安裝於商店出口，後者掛在高風險商品上。所有EAS系統的基本原理均包括使用發射器和接收器，前者在商店出口區建立電磁場，後者則能檢測電磁場裡的變化。在經過出口時，安全標籤內的小型調諧電路或磁性材料會使電磁場產生足夠的變化，使接收器能檢測到變化並起動警報。當顧客購買物品後，店員必須取下安全標籤或使其失效，防止在顧客離開商店時引起警報的響聲。
反射數據
多數較新型RFID架構的開發者都把低成本轉發器（或稱標籤）當作架構的基礎，它們是由一塊用於資料儲存與通信的IC以及一根外部天線組成。標籤有兩個基本類型：被動型和主動型。被動標籤不含電源，並藉著來自閱讀器的射頻信號在天線中感應出（induce）小電流，該電流足以發射出回應信號。RFID標籤通過改變來自閱讀器的射頻信號的反射能量大小來發射資料。被動標籤的工作距離可達30英尺，這取決於閱讀器的功率輸出、天線結構、工作頻率。Bielomatik公司的RF-LoopTag是一種可擴充的天線裝置，同時可提供短距離和中距離的被動RFID標籤（圖1）。
可以用自帶電源（如內部電池）的主動RFID標籤來將距離顯著地延長。主動標籤能以更高的功率級別發射資料，並且一般比被動類型更準確。主動標籤一般用於軍用車輛或者貨櫃等高價物品。RFID系統的天線結構取決於應用、閱讀期間的環境、工作頻率等。
政府部門已為RFID分配了幾組頻帶，但在全球並不統一。低頻（LF）器件工作於125至134kHz範圍，可用於門禁、動物識別、資產追蹤、汽車安全密鑰卡等應用。高頻（HF）的13.56MHz標籤用於閱讀距離小於3英尺的應用。與其他頻帶不同的是，HF標籤在金屬或水附近發射資料時，不易受干擾。860至960MHz超高頻（UHF）頻帶在新應用中很受歡迎，這是因為它的閱讀距離為3至5m，資料交換速率更高。典型的UHF應用包括某些資產追蹤，其中的標籤掛於棧板和貨櫃，在它們經過裝有閱讀器的入口時，工作人員可以發現它們並做記錄。
過去幾年來，人們集中精力來為每個頻帶的標籤和閱讀器建立一套統一的標準。ISO和IEC已建立了若干包含頻率、資料編碼方法、RFID技術使用等領域的RFID標準。例如，ISO/IEC 14443和15693標準為付款系統、非接觸式智慧卡、近距型卡（vicinity card）中使用的RFID標籤定義出了通信介面協定。ISO還為RFID標籤和閱讀器的性能測試建立起了標準。另外，ISO/IEC 18000系列包含了用於追蹤供應鏈貨物的自動識別系統與物品管理系統專用的空中介面協定。
轉發器
有幾家公司在生產標籤中使用的RFID轉發晶片（RFID-transponder chip）。例如，德州儀器公司(TI)提供了一條Tag-it HF-1加轉發器（HF-1-plus-transponder ）IC產品線，該產品線符合ISO/IEC 15693全球標準，該標準可應用於產品驗證、門禁、資產標籤、供應鏈管理、票務應用等。這些產品提供使用者可存取的記憶體和一個內容廣泛的命令集，記憶體的容量達2048位元，由64個區塊（block）組成，而命令集用於選擇標籤並閱讀、寫入或鎖定儲存的資料。這些器件藉由一個工廠編程和鎖定的唯一識別碼來識別出現在閱讀器的射頻場中之多個轉發器。根據ISO/IEC 15693，使用工作於高資料速率或低資料速率的ASK或FSK調變來完成閱讀器與轉發器之間的通信或下行鏈路通信。轉發器的回答方式與閱讀器用來詢問它的方式相同。該技術對上行鏈路通信和下行鏈路通信執行幀同步，並用循環冗餘檢查碼（CRC）校驗和（sum），以確保它們的安全。
多數嵌入式RFID應用都需要一種專用閱讀器來作為設計的一部分，以便解釋本地標籤。自動販賣機是一個用來說明嵌入式RFID應用的好例子。這種機器能借助內建的閱讀器來接受RFID卡的非接觸付款。另外，如果銷售的物品有標籤，則機器還能瞭解其庫存，以便自動訂購補貨。小型的低成本嵌入式閱讀器對於這些應用具有很大的關鍵性作用，TI、SkyeTek、Parallax等公司供應這一類的閱讀器。例如，Parallax公司與Grand Idea Studio公司合作開發出了一種低成本RFID閱讀器模組，它可在被動式的轉發器標籤中工作，用於門禁、自動識別、機器人、導航、庫存追蹤、付款系統、轎車發動機防盜鎖止（immobilization）應用 （圖2）。該模組具有2400-baud的串列介面，並需要5V-dc電源。Parallax閱讀器起價低於40美元。
對於更耐久的應用或工業應用，GAO RFID公司提供一種UHF RFID讀寫器，它支援兩根外部天線（圖3）。236002型工作於902至928MHz頻帶，以高速倉儲、分銷、製造應用為主。該模組能在長達7m的距離識別以10m/sec速度運動的物體。該模組需要12V dc，並通過串列RS232或乙太網路介面通信。
嵌入式RFID技術還非常適用於快速桌面賭博遊戲（high-speed casino-table game），其中的作弊和手法是難以偵測到的。借助適當的資料記錄工具，賭場經營者就能監控參賭者的行動，以便偵測撲克牌的計數，調整推廣的活動（promotion），並儘量減少發牌者的錯誤。例如，International Game Technology公司和Progressive Gaming International公司聯合開發出了一種Table iD桌面賭博自動化系統，它結合了一個基於軟體的桌面管理器和一系列RFID晶片掃描模組。最新的RFID賭博晶片在13.56 MHz的頻段工作，儲存容量超過10 kbit。在賭博期間，每個位置的晶片閱讀器識別並記錄每個參賭者的賭注。Table iD系統計算參賭者的下注模式，總結發牌者的活動，並且每小時記錄一次參賭者所做的決定。該系統無需使用者介入就能自動更新平均賭注和輸贏記錄等資訊。有幾家供應商在製造適用於賭桌自動化並基於RFID的賭幣。例如，Gaming Partners International公司便在生產Safechip by Bourgogne et Grasset（圖4）。
RFID技術正逐漸地在許多應用中取代傳統條碼。例如，一些圖書館已開始運用RFID標籤代替條碼，以用來識別書名、摘要、資料庫資訊等等資訊。在轉換期間，複合系統在讀者離館時可以閱讀條碼或RFID標籤。與條碼相比，RFID系統提供了幾項優勢，例如：取消了視線要求、可以同時閱讀多個標籤、資料儲存容量更大。RFID標籤還能充當保全器件，以確保所有借出的書在離開圖書館之前均已被適當地記錄過了。圖書館卡片可運用RFID標籤來使讀者自助辦理離館手續，從而進一步簡化書籍借閱的流程。
無晶片RFID
製造商們已經展示了幾種無需轉發器IC的RFID系統。例如，製造商可以用特定方式把鋁纖維嵌入到印刷文件或包裝材料中，使得這些纖維能反射帶有識別資料的射頻信號。另一種無晶片系統需要使用具有不同磁性的微小化學顆粒。這些化學顆粒在暴露於閱讀器的電磁波時會啟動，並發射出一種獨特的信號，閱讀器把它解釋成一個二進位數字。憑著多達70種可供使用的化學物質，閱讀器就能根據物品嵌入的化學混合物來解釋它的獨特二進位數字。印刷電子技術也能把轉發電路和天線從專門的噴墨或高速印表機中直接沉積（deposit）到物品或其包裝上，來建立與RFID和條碼閱讀器配合的標籤。
當RFID應用延伸到消費層面時，設計者就必須考慮到隱私的問題。例如，位於關鍵地點的閱讀器能暗中詢問多種使用RFID技術的智慧卡、密鑰卡、護照、轉發器標籤。同樣地，當服裝和飾品等常用物品變得可追蹤時，行銷專家就能輕鬆地在商店安裝低成本閱讀器，來閱讀服裝標籤，並對顧客的購物習慣有更多的瞭解。借助物品級的序列化，軟體分析就能確定某位顧客多久以前在何處購買（或者偷竊）了某件物品。零售業者把RFID資料與檔案中匹配的顧客資訊結合起來，就能輕鬆地設計出侵入式的行銷活動。
雖然RFID技術的使用很普遍，但它尚未接近其所有潛力。該技術的支持者經常預言如下的情景：消費者走進零售店或雜貨店，在購物袋裝滿各種商品，然後不結賬就走出商店。RFID閱讀器會掃描購物袋中的物品，並自動從消費者口袋裡的RFID信用卡收取這些物品的費用。現在，由於有許多種的新型工具和元件供嵌入式系統設計者利用，上述類型的RFID應用也許比人們想像的更接近現實。

作者簡介
技術編輯 Warren Webb的聯絡方式為 1-858-513-3713（電話）和 wwebb@edn.com（電子郵件信箱）。

圖說

圖1 Bielomatik公司的RF-LoopTag結合了NXP Semiconductors公司的一款晶片和一種可擴充的天線裝置，來提供短距離和長距離的RFID標籤。

圖2 Parallax公司的閱讀器售價低於40美元，可提供一種低成本的入門級設備來閱讀被動RFID標籤，適用於實驗或嵌入式系統應用。

圖3 GAO RFID公司的236002型UHF RFID讀寫器支援兩根外部天線，並可在長達7m的距離閱讀以10m/sec速度運動的標籤。

圖4 Gaming Partners International公司的Safechip適用於賭場籌碼的追蹤與保全應用，並配備NXP Semiconductors公司的一款256位元的轉發器IC