無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shù)是利用射頻實現(xiàn)非接觸雙向通信進(jìn)行識別和數(shù)據(jù)交換的一種自動識別技術(shù)。與目前廣泛采用的條形碼技術(shù)相比,RFID具有識別距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、支持多卡識別、抗污性強(qiáng)等特點(diǎn),其中主動式RFID通常用于遠(yuǎn)距離追蹤高價值的物品，相比于無源RFID可以支持更遠(yuǎn)的傳輸距離，也更適應(yīng)較復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。主動式RFID相比于藍(lán)牙、Wi-Fi等無線通信技術(shù)而言，不只需要傳輸簡單的ID信號，還可以傳輸更多傳感器信息；主動式RFID系統(tǒng)更加簡單、功耗更低、成本也更低，在某些應(yīng)用市場中具有無法替代的優(yōu)勢，近年來受到業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。
根據(jù)物聯(lián)傳媒公布的數(shù)據(jù)顯示，近幾年我國主動式RFID整體出貨量每年大約3000萬，市場產(chǎn)值為數(shù)十億元，其最主要的應(yīng)用有校園卡、電動自行車管理、貴重資產(chǎn)管理以及其他的零散應(yīng)用，尤其校園卡應(yīng)用與電動自行車管理是有源RFID最為集中的應(yīng)用場景。根據(jù)物聯(lián)傳媒發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在主動式RFID主要應(yīng)用領(lǐng)域中，電動自行車管理領(lǐng)域應(yīng)用占比達(dá)30%，校園卡應(yīng)用占比為25%，貴重資產(chǎn)管理領(lǐng)域應(yīng)用占比為20%。
資料來源：物聯(lián)傳媒
無線通信設(shè)備的功耗問題一直是無線產(chǎn)品發(fā)展的一個關(guān)鍵問題。為了延長電池的使用壽命,就需要減少無線設(shè)備的功耗。早期由于主動式RFID功耗較大、電池壽命有限等因素，嚴(yán)重限制了主動式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用和普及，近年來，得益于集成電路設(shè)計技術(shù)與生產(chǎn)制造的進(jìn)步，在低功耗芯片取得突破，為發(fā)展小型、低功耗主動式RFID創(chuàng)造了條件。人們給出使用低功耗的工作方案,減少了不必要的喚醒,達(dá)到低功耗的目的，這種方案的工作原理是喚醒端發(fā)送低頻信號到低頻喚醒模塊，然后產(chǎn)生中斷信號或者復(fù)位信號來喚醒處于休眠狀態(tài)的終端設(shè)備，再將需要傳輸?shù)男畔⑼ㄟ^高頻信號傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)或者服務(wù)器上。
低功耗網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)落地的關(guān)鍵是如何在傳輸?shù)男畔⒘俊鬏斁嚯x、功耗和成本之間找到最佳平衡點(diǎn)，2022年9月，廣芯微電子（廣州）股份有限公司發(fā)布基于低功耗高性能MCU和射頻芯片為核心的完整解決方案，其中主動式RFID標(biāo)貼采用由125KHz低頻接收SoC芯片和Sub-1GHz FSK收發(fā)芯片（或2.4G收發(fā)芯片）組成的方案；125KHz低頻發(fā)射器采用低功耗的32位MCU和驅(qū)動電路組成的低頻發(fā)射器方案；系統(tǒng)方案中的網(wǎng)關(guān)集成32位M4 MCU芯片及多路Sub-1GHz FSK收發(fā)芯片（或2.4G收發(fā)芯片）組成。
圖一：主動式RFID系統(tǒng)框圖
此方案使用低頻125KHz通訊頻段觸發(fā)，有效觸發(fā)距離為5-10m，使用高頻433MHz頻段或者2.4GHz頻段傳輸數(shù)據(jù)，其有效通信距離為1.3km（433MHz發(fā)射）或100m（2.4GHz發(fā)射），整體方案具有智能雙向通信系統(tǒng)，無需人工干預(yù)，可以方便構(gòu)成用于校園、醫(yī)院、物流控制等場景的應(yīng)用系統(tǒng)，適用于人員及物品管理、室內(nèi)定位等應(yīng)用。
圖二：主動式RFID標(biāo)簽：UnicTag
圖三：多通道網(wǎng)關(guān)PCB
圖四：125KHz的接收靈敏度實測情況
廣芯微一直致力于低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域相應(yīng)芯片的開發(fā)，包括低功耗高性能處理器芯片和無線射頻芯片等，廣芯微研發(fā)的主動式RFID方案采用全自研芯片，其中包括：
· UM2082F08：低功耗低頻喚醒SoC，內(nèi)部集成125KHz低頻ASK接收器器和低功耗8位處理器，支持三個獨(dú)立通道的信號接收及處理
· UM2001：低功耗FSK/OOK發(fā)射芯片,最高發(fā)射功率達(dá)到20dbm,工作頻率可選315/433/868MHz
· UM2002：低功耗FSK/OOK接收芯片,最高靈敏度達(dá)到-130dbm，工作頻率可選315/433/868MHz
· UM2052：2.4G收發(fā)芯片,通信速率達(dá)到2Mbps
· UM3213A: 低功耗32位處理器，集成ARM Cortex-M0+ CPU核，32MHz工作頻率，stop模式下靜態(tài)電流0.5uA，deep sleep模式下靜態(tài)電流1uA
· UM3243F：低功耗高性能32位處理器，集成ARM Cortex-M4 CPU核，204MHz工作頻率，deep sleep模式下靜態(tài)電流1.5uA
此方案為主動式的RFID設(shè)計，帶有電池供電，RFID標(biāo)貼的接收工作電流僅為2.5uA左右，極大地降低了整機(jī)系統(tǒng)待機(jī)功耗，同時因為較高的芯片靈敏度，其低頻觸發(fā)距離提升明顯，在125KHz低頻頻段場景下的通信距離可達(dá)10m，與傳統(tǒng)的被動RFID相比,通信距離更遠(yuǎn)，通信質(zhì)量更可靠，且對于RFID標(biāo)貼部分使用電池給低功耗MCU供電，可以完成一些相對復(fù)雜的應(yīng)用，如ADC采樣、傳感器的數(shù)據(jù)收集和數(shù)字運(yùn)算等等，達(dá)到無源的RFID無法實現(xiàn)的功能和場景。
方案中的高頻通信部分使用了433MHz無線通信,穿墻能力和繞墻能力都非常好，節(jié)點(diǎn)至網(wǎng)關(guān)的通信距離達(dá)1.3KM以上，實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)管理較大范圍的RFID標(biāo)簽，增強(qiáng)此類RFID標(biāo)簽在較大范圍場地部署的便利性。另外，方案高頻通信部分還可以使用2.4GHz無線通信，其通信速率更快，功耗更低，節(jié)點(diǎn)至網(wǎng)關(guān)的通信距離達(dá)數(shù)十米以上，適用于網(wǎng)關(guān)管理范圍較小、RFID標(biāo)貼數(shù)量更多，且功耗更低的應(yīng)用場景。
廣芯微CEO王銳先生表示：“目前全球有百億計的物聯(lián)網(wǎng)終端，其中60%的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用低功耗廣域網(wǎng)連接技術(shù)，在傳輸?shù)男畔⒘?、傳輸距離、功耗和成本之間找到最佳平衡點(diǎn)是此類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)落地的關(guān)鍵。廣芯微一直致力于低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域芯片的開發(fā)，先后發(fā)布了多款低功耗MCU芯片和無線射頻芯片，UM2082F08、UM2001、UM2002、UM2052、UM3213A和UM3243F都是廣芯微近年開發(fā)的MCU和射頻產(chǎn)品，我們以應(yīng)用驅(qū)動設(shè)計，使我們的產(chǎn)品更契合低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用的終端方案。”
關(guān)于廣芯微
廣芯微電子（廣州）股份有限公司專注于低功耗物聯(lián)網(wǎng)芯片的研發(fā)、設(shè)計與銷售，為客戶提供面向個人與家庭、工業(yè)與商業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域,以低功耗為差異化的8位/32位微控制器芯片、無線射頻收發(fā)器芯片、數(shù)字電源管理芯片和傳感與信號調(diào)理專用芯片等。
要獲取更多產(chǎn)品信息及相關(guān)的解決方案信息，請掃描下方二維碼關(guān)注 ”廣芯微電子“ 公眾號。
聯(lián)系方式：[email protected]
免責(zé)及版權(quán)聲明：凡本微信號注明“原創(chuàng)”的所有文字、圖片和音視頻作品，版權(quán)均屬于廣芯微電子（廣州）股份有限公司所有，文章內(nèi)容系作者個人觀點(diǎn)，任何媒體、網(wǎng)站或個人未經(jīng)本網(wǎng)協(xié)議授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、鏈接、轉(zhuǎn)貼或以其他方式復(fù)制發(fā)表。已經(jīng)本公司授權(quán)的微信號、網(wǎng)站等，在使用時必須注明“來源：廣芯微電子（廣州）股份有限公司”，否則本公司將依法追究責(zé)任。除原創(chuàng)作品之外，本平臺所使用的文章、圖片、素材、視頻及音樂屬于原版權(quán)人所有，因客觀原因，或會存在不當(dāng)使用的情況，非惡意侵犯原版權(quán)相關(guān)利益，敬請相關(guān)權(quán)利人諒解，若版權(quán)所有者認(rèn)為本文涉嫌侵權(quán)或其他問題，請及時與我們聯(lián)系，共同維護(hù)良好的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)作環(huán)境。聯(lián)系電話【020-31600229-李小姐】。
