Xây dựng hệ thống quản lý nhân sự ứng dụng công nghệ RFID

Mỗi người dùng mà ở đây là mỗi nhân viên sẽ được phát một thẻ RFID với một mã số duy nhất, mỗi khi ra vào công ty, người sử dụng chỉ cần quẹt thẻ sẽ xác định nhân viên đó và thời gian qu

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN 3

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ 6

CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU 8

1.1 Lý do chọn đề tài 8

1.2 Lịch sử nghiên cứu 9

1.3 Mục đích nghiên cứu, phạm vi đối tượng của đề tài 10

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG RFID 13

2.1 Tần số hoạt động 13

2.2 Các thành phần của hệ thống RFID 17

CHƯƠNG 3: Mã hóa, giải mã dữ liệu 34

3.1 Mã hóa Manchester 34

3.2 Giải mã Manchester 36

3.3 Lập trình mã hóa Manchester 38

3.4 Giải mã Manchester 42

CHƯƠNG 4: Thiết kế và thi công bộ đọc reader 47

4.1 Phần cứng bộ đọc 47

4.2 Chương trình phần mềm bộ đọc 56

CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÂN SỰ 64

5.1 Giới thiệu phần mềm quản lý nhân sự 64

5.1.1 Tìm hiểu yêu cầu 64

5.1.2 Các chỉ tiêu về hệ thống quản lý nhân sự 64

5.2 Phân tích và thiết kế hệ thống 65

5.2.1 Phân tích hệ thống 65

5.2.2 Thiết kế hệ thống 68

CHƯƠNG 6: Kết quả đạt được 72

6.1 Module RFID 72

6.2 Hệ thống quản lý nhân sự 74

CHƯƠNG 7: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 78

7.1 Kết luận và đánh giá chung về hệ thống 78

7.1.1 Kết quả đạt được 78

7.1.2 Đánh giá chung về hệ thống 78

7.2 Hướng phát triển của đề tài 78

7.3 Kết luận 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

LỜI CAM ĐOAN

Trước hết, tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô trong Viện Điện tử viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo ra một môi trường tốt để tôi học tập và nghiên cứu Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong Viện Đào tạo sau đại học đã quan tâm đến khóa học này, tạo điều kiện cho các học viên có điều kiện thuận lợi để học tập và nghiên cứu Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và sửa chữa cho nội dung của luận văn này

Tôi cam đoan rằng nội dung của luận văn này là hoàn toàn do tôi tìm hiểu, nghiên cứu và viết ra Tất cả đều được tôi thực hiện cẩn thận và có sự định hướng của giáo viên hướng dẫn

Tôi xin chịu trách nhiệm với những nội dung trong luận văn này

Tác giả

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

THUẬT NGỮ TIẾNG VIỆT

1 RFID Radio Frequency

Identification Nhận dạng bằng sóng vô tuyến

2 BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân

3 FSK Frequency Shift Keying Điều chế theo tần số tín hiệu

4 EPC Electronic Product Code Mã sản phẩm điện tử

5 ASK Amplitude Shift Keying Điều chế theo biên độ tín hiệu

6 UPC Universal Product Code: Mã sản phẩm quốc tế

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng dải tần số ứng dụng trong công nghệ RFID………

Bảng 2.2: Bảng phân loại tần số sử dụng trong công nghiệp………

Bảng 2.3: Bảng phân loại thẻ tag theo bộ nhớ………

Bảng 2.3: Các tiêu chuẩn ISO cho các thiết bị RFID………

Bảng 2.5: Các tiêu chuẩn EPCGlobal cho các thiết bị RFID………

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Lịch sử phát triển RFID………

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống phần cứng.………

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phần mềm………

Hình 2.1: Dải tần số vô tuyến………

Hình 2.2: Biểu đồ các thẻ tag tương ứng với tần số được sử dụng trên thế giới Hình 2.3: Các thành phần của hệ thống RFID………

Hình 2.4: Thẻ tag LF………

Hình 2.5: Thẻ tag HF………

Hình 2.6: Thẻ tag UHF/MWF………

Hình 2.7: Reader mạng cố định của Alien Technology………

Hình 2.8: Reader cầm tay UHF của Intermec Corporation………

Hình 2.9: Sơ đồ khối bộ đọc LF và HF………

Hình 2.10: Sơ đồ các thành phần của bộ đọc UHF/MWF………

Hình 3.1: Phương thức mã hóa bit –Manchester………

Hình 3.2: Hình Mã hóa Manchester là kết quả Xor giữa dữ liệu và xung clock……

Hình 3.3: 2 quy ước mã hóa bit………

Hình 3.4: Các setup point đồng bộ………

Hình 3.5: Thực hiện phép XOR để giải mã Manchester………

Hình 4.1: Nguyên lý khối nguồn………

Hình 4.2: Sơ đồ chân của PIC 16F886………

Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý của chip EM4095………

Hình 4.5: Sơ đồ chân của thẻ EM4100………

Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý của mạch phần cứng ………

Hình 4.7: Lưu đồ thuật toán chương trình chính………

Hình 4.8: Lưu đồ thuật toán hàm đọc thẻ………

Hình 5.1: Sơ đồ phân cấp chức năng ………

Hình 5.2: Biểu đồ mức ngữ cảnh………

Hình 5.3: Biểu đồ mức đỉnh………

Hình 5.4: Sơ đồ thực thể liên kết ERD………

Hình 6.1: Kết quả module phần cứng………

Hình 6.2: Mã thẻ và thời gian xác nhận quyét………

Hình 6.3: Bảng cơ sở dữ liệu thu nhận thời gian quét………

CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến vào đời sống,thế giới

đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Sự phát triển của điện tử đã tạo ra hàng loạt các thiết bị với các đặc điểm nổi bật như: độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ, có khả năng ứng dụng cao góp phần nâng cao năng suất lao động của con người Sự ra đời công nghệ RFID (Radio Frequency Identification - công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng radio) là một ý tưởng độc đáo Trên thế giới công nghệ RFID đã được áp dụng vào rất nhiều lĩnh vực như: an ninh, quân sự, y học, giải trí, thương mại, bưu chính viễn thông… và đem lại nhiều lợi ích to lớn Nhiều tập đoàn hàng đầu thế giới như: hãng sản xuất máy bay Airbus, Samsung… cũng như các hệ thống siêu thị và các cơ sở bán lẻ đã áp dụng công nghệ này Công nghệ RFID được xem như cánh tay phải đắc lực trong lĩnh vực kinh doanh

Các hệ thố hiện nay được sử dụng rất phổ biến

áp dụng một công nghệ nhận dạng tự động đó là công nghệ nhận dạng bằng sóng điện từ RFID Mỗi người dùng mà ở đây là mỗi nhân viên sẽ được phát một thẻ RFID với một mã số duy nhất, mỗi khi ra vào công ty, người sử dụng chỉ cần quẹt

thẻ sẽ xác định nhân viên đó và thời gian quẹt thẻ sẽ được lưu vào trong hệ thống để từ đó biết được thời điểm vào ra của các nhân viên RFID là một công nghệ nhận dạng điện tử thông qua sóng vô tuyến được áp dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống quản lý hiện nay ở Việt Nam

1.2 Lịch sử nghiên cứu

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 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 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 thứ II để nhận dạng máy bay ta và địch Kỹ thuật này trở thành nền tảng cho hệ thống kiểm soát không lưu ở thập niên 50 Tuy nhiên do chi phí quá cao nên hầu như kỹ thuật này chỉ được sử dụng trong mục đích quân sự và các trung tâm nghiên cứu lớn

Hiện nay, hệ thống nhận diện bằng sóng vô tuyến- RFID từ lâu được biết đến như một cuộc cách mạng trong các hệ thống nhúng và trong môi trường tương tác Sau nhiều thập kỷ được nghiên cứu và ứng dụng, công nghệ RFID đã thể hiện được tính ưu việt

Hình 1.1: Lịch sử phát triển RFID 1880-1960

của công nghệ xác thực không dây được sử dụng trong y tế, công nghiệp, quân sự,v.v

Ở Việt Nam nhiều năm gần đây, công nghệ RFID cũng được sử dụng phổ biến trong các hệ thống quản lý nhận sự, giám sát điện tử, được triển khai ở nhiều cơ quan đơn vị như đài truyền hình Việt Nam, các thư viện điện tử, trung tâm thương mại

1.3 Mục đích nghiên cứu, phạm vi đối tượng của đề tài

Như đã trình bày trước đó, mục đích của em khi chọn đề tài là muốn xây dựng một hệ thống quản lý nhân sự trong công ty hoàn thiện sử dụng công nghệ RFID là nền tảng Qua đó tạo tiền để cho những nghiên cứu định hướng sau đó để phát triển cũng như để ứng dụng vào thực tiễn, mang tính áp dụng cao

Phạm vi của đề tài là quản lý môi trường công ty với đối tượng là con người sử dụng thẻ (tag) và sóng vô tuyến (RFID) để nhận dạng

Những mục đích nghiên cứu chi tiết đó là:

- Nghiên cứu thiết bị đọc thẻ từ và RFID

- Thiết kế hệ thống đọc dữ liệu thẻ

- Xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý

- X

Hệ thống phần mềm

Đề tài sử dụng 2 phương pháp nghiên cứu chủ yếu:

 Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nguồn tài liệu chủ yếu trên mạng internet bằng cả tiếng anh và tiếng Việt, qua đó nắm nguyên lý, lý thuyết làm phần cơ sở để triển khai

 Phương pháp thực hành: thiết kế và thi công mạch đọc RFID, lập trình với vi điều khiển, lập trình phần mềm, tìm hiểu về các phần mềm quản lý nhân sự đã có

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phần mềm

Không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào giữa hai vật không nhìn thấy

Sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các tag (thẻ) đến các reader (bộ đọc)

Tag có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng như sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet)

Reader quyét dữ liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của tag

Ví dụ: các tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường có thể nhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường …

Dạng đơn giản nhất là hệ thống RFID bị động làm việc như sau:

- Reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip

- Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và

xử lý thông tin lấy được từ chip

- Các chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader

2.1 Tần số hoạt động

Thẻ tag và reader giao tiếp với nhau ở cùng một tần số.Do hệ thống RFID truyền nhận với nhau thông qua sóng vô tuyến và khoảng cách cũng như khả năng truyền nhận phụ thuộc rất nhiều vào tần số chính vì vậy mà các hệ thống RFID sử dụng rất nhiều tần số khác nhau Nhưng theo thực tiễn thì phạm vi tần số thông dụng nhất, đó là tần số thấp

LF (khoảng 125kHz–150 kHz),tần số cao HF(10–15 MHz), siêu cao tần UHF(850–950MHz) và dải microwave (2.45-5.8GHz).Với những tần số khác nhau thì sẽ thích

hợp với những ứng dụng khác nhau Các tần số khác nhau có các đặc tính cũng như sự tương thích khác nhau cho nên nó phù hợp với một số lĩnh vực ứng dụng riêng

Tốc độ truyền dữ liệu

thành 100-

- Khoảng cách 3m

- Trong theo dõi hiệu sách, thư viện, pallet trong sản xuất

Trung bình

- có nhiều sóng radio bức xạ

từ các vật thể ở gần có thể cản trở khả năng truyền thông giữa bộ đọc và thẻ

- Dây chuyền cung cấp trong sản xuất

Cao

Các tần số cao tần UHF có phạm vi đọc tốt hơn cũng như có thể truyền dữ liệu nhanh

và xa hơn so với tần thấp và tần cao(LF và HF), nhưng chúng cần có công suất lớn hơn

Bảng 2.1: Bảng dải tần số ứng dụng trong công nghệ RFID

và khả năng xuyên qua kim loại kém Vì vậy giữa reader và thẻ tag phải không có vật cản

Ở Châu Âu, Nam Mỹ, và nhiều nước Châu á, thẻ RFID UHF làm việc từ 865 MHz đến

868 MHz Ở Bắc Mỹ, chúng làm việc từ 902 MHz đến 928 MHz, và Ấn Độ mới đây chấp nhận một phạm vi từ 865 MHz đến 867 MHz Trung Quốc đã công bố phạm vi nào mà nó sẽ ưu đãi, nhưng có một vài chỉ định rằng phạm vi nó chọn sẽ hổ trợ những

tiêu chuẩn toàn cầu Một tiêu chuẩn toàn cầu là chuẩn Gen2 EPCglobal Thẻ Gen2 làm

việc từ tần số 860 MHz đến 960 MHz

Hình 2.1: Dải tần số vô tuyến

Với dải tần số đa dạng như vậy nên việc ứng dụng của công nghệ RFID đã đi vào mọi mặt của đời sống và công nghiệp

Hình 2.2: Biểu đồ các thẻ tag tương ứng với tần số được sử dụng trên thế giới

Bảng 2.2: Bảng phân loại tần số sử dụng trong công nghiệp

2.2 Các thành phần của hệ thống RFID

Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần mà nó thực thi giải pháp RFID Một

hệ thống RFID bao gồm các thành phần sau :

ột thành phần bắt buộc đối với mọi hệ thống RFID

cho mạch tích hợp CMOS (IC) trong thẻ, mạch bắt đầu hoạt động và thẻ truyền tín hiệu phản hồi trả lại Điều này có nghĩa là khi thẻ thụ động đi qua máy đọc, năng lượng của sóng radio phát từ máy đọc sẽ cung cấp năng lượng cho chip và “đánh thức”

nó để thu nhận thông tin mà nó lưu giữ Điều này có nghĩa là anten phải thiết kế để thu được năng lượng từ cả hai tín hiệu đến và tín hiệu phản lại truyền ra Sự thiếu hụt của nguồn gắn trong có nghĩa là thiết bị có thể khá nhỏ

Kể từ năm 2006, những thiết bị nhỏ nhất được đo là 0.15mm x 0.15mm, và mỏng hơn một mNu giấy (7.5 micrometers) Sự bổ sung anten tạo ra một thẻ biến đổi từ kích thước của một con tem đến kích thước của một bưu thiếp

Thẻ thụ động trên thực tế đọc được khoảng cách từ khoảng 2 mm (ISO 14443) tới vài mét (EPC và ISO 18000-6) phụ thuộc vào sự lựa chọn sóng radio và thiết kế, kích thước của anten Bởi vì thẻ thụ động có chi phí sản xuất rẻ hơn và không có pin, phần lớn các thẻ RFID tồn tại ở dạng bị động Kể từ năm 2005, giá thấp nhất của thẻ EPC (Electronic Product Code mã hàng điện tử) Gen 2 sẵn có trong thị trường là 7.2 cents một chiếc trong khoảng 10 triệu con được bán ra

Nhu cầu hiện tại đối với vi xử lý mạch tích hợp RFID là mong chờ sự phát triển nhanh hơn trên nền tảng giá cả đó

 Thẻ bán chủ động (semi-active tag):

Thẻ bán chủ động RFID là rất giống với thẻ thụ động trừ phần thêm một pin nhỏ Pin này cho phép IC của thẻ được cấp nguồn liên tục, giảm bớt sự cần thiết trong thiết kế anten thu năng lượng từ tín hiệu quay lại Các thẻ này không tích cực truyền một tín hiệu đến bộ đọc Nó không chịu hoạt động (mà nó bảo tồn pin) cho tới khi chúng nhận tín hiệu từ bộ đọc Thẻ bán chủ động RFID nhanh hơn trong sự phản hồi lại và vì vậy khỏe hơn trong việc đọc số truyền so với thẻ thụ động

 Thẻ chủ động (active tag):

Không giống như thẻ thụ động và bán chủ động, thẻ năng động RFID (được biết đến như là beacons) có nguồn năng lượng trong chính bản thân nó được sử dụng cung cấp nguồn cho tất cả các IC và phát ra tín hiệu Chúng thường được gọi là đèn hiệu bởi vì

chúng phát các tín hiệu mà chúng nhận được Loại thẻ này có thể có tầm hoạt động lớn hơn và bộ nhớ của thẻ thụ động có khả năng lưu trữ thêm thông tin tốt được gửi từ máy truyền phát Tiết kiệm sự tiêu hao năng lượng, nhiều đèn hiệu được bố trí với những khoảng cách cố định Nhiều thẻ năng động có tầm hoạt động trên thực tế là khoảng 10m, và tuổi thọ của pin có thể tới 5 năm

 Dữ liệu ghi trên thẻ tag

Cấu trúc dữ liệu layout trên thẻ tag như hình:

Trong đó

 CRC: là một checksum

 EPC: là ID của tag

 Password: là một mã chết để làm mất khả năng hoạt động của thẻ tag

Ngoài ra có thể phân biệt thẻ tag dựa trên loại bộ nhớ sử dụng như bảng sau:

Loại thẻ Loại bộ nhớ Kích thước bộ

Nhớ

Thời gian

sử dụng dữ liệu

Dòng cung cấp

ROM- chỉ

đọc

Thẻ chỉ được nạp trong nhà máy

Phân biệt theo tần số thì có các loại thẻ tag: LF tag, HF tag,UHF tag, MWF tag

 Thẻ tag LF

Bảng 2.3: Phân loại thẻ tag theo bộ nhớ

Hình dạng thẻ: dạng đĩa, dạng thẻ hình chữ nhật, thẻ dạng gương, móc chìa khóa,

có thể phát năng lƣợng RF để đọc tag đƣợc gọi là chu kỳ làm việc của reader

I - Các thành phần vật lý của một Reader RFID

Kênh vào/ra đối với các cảm biến, cơ cấu chấp hành, bảng tín hiệu

điện báo bên ngoài (mặc dù đây là những thành phần không bắt buộc,

chúng hầu như luôn được cung cấp với một reader thương mại)

Mạch điều khiển (có thể nó được đặt ở bên ngoài)

I.2 Máy thu

Thành phần này cũng là một phần của máy thu phát Nó nhận tín hiệu t ương tự từ tag qua anten của reader Sau đó nó gởi những tín hiệu này cho vi mạch của reader, tại nơi này nó được chuyển thành tín hiệu số tương đương (có nghĩa là dữ liệu mà tag đã truyền cho reader được biểu diễn ở dạng số)

I.3 Vi mạch

Thành phần này chịu trách nhiệm cung cấp giao thức cho reader để nó truyền thông với tag tương thích với nó Nó thực hiện việc giải mã và kiểm tra lỗi tín hiệu tương tự nhận từ máy thu Thêm nữa là vi mạch có thể chứa luận lý để thực hiện việc lọc và xử

lý dữ liệu đọc được từ tag

I.4 Bộ nhớ

Bộ nhớ dùng lưu trữ dữ liệu như các tham số cấu hình reader và một bản kê khai các lần đọc tag Vì vậy nếu việc kết nối giữa reader v à hệ thống mạch điều khiển/phần mềm bị hỏng thì tất cả dữ liệu tag đã được đọc không bị mất Tuy nhiên, dung lượng của bộ nhớ sẽ giới hạn số lượng tag đọc được trong một khoảng thời gian Nếu trong

quá trình đọc mà việc kết nối bị hỏng thì một phần dữ liệu đã lưu sẽ bị mất (có nghĩa là

bị ghi đè bởi các tag khác được đọc sau đó)

I.5 Các kênh nhập/xuất của các cảm biến, cơ cấu chấp hành và bảng tín hiệu điện báo bên ngoài

Các reader không cần bật suốt Các tag có thể chỉ xuất hiện lúc nào đó và rời khỏi reader mãi mãi cho nên việc bật reader suốt sẽ gây l ãng phí năng lượng Thêm nữa là giới hạn vừa đề cập ở trên cũng ảnh hưởng đến chu kỳ làm việc của reader Thành phần này cung cấp một cơ chế bật và tắt reader tùy thuộc vào các sự kiện bên ngoài

Có một số loại cảm biến như cảm biến về ánh sáng hoặc chuyển động để phát hiện các đối tượng được gắn tag trong phạm vi đọc của reader Cảm biến này cho phép reader bật lên để đọc tag Thành phần cảm biến này cũng cho phép reader xuất tín hiệu điều khiển cục bộ tùy thuộc vào một số điều kiện qua một bảng tín hiệu điện báo (chẳng hạn báo bằng âm thanh ) hoặc cơ cấu chấp hành (ví dụ mở hoặc đóng van an toàn, di chuyển một cánh tay robot, v.v…)

I.6 Mạch điều khiển

Mạch điều khiển là một thực thể cho phép thành phần bên ngoài là con người hoặc chương trình máy tính giao tiếp, điều khiển các chức năng của reader, điều khiển bảng tín hiệu điện báo và cơ cấu chấp hành kết hợp với reader này Thường thì các nhà sản xuất hợp nhất thành phần này vào reader (như phần mềm hệ thống (firmware) chẳng hạn) Tuy nhiên, có thể đóng gói nó thành một thành phần phần cứng/phần mềm riêng phải mua chung với reader

I.7 Giao diện truyền thông

Thành phần giao diện truyền thông cung cấp các lệnh truyền đến reader, nó cho phép tương tác với các thành phần bên ngoài qua mạch điều khiển, để truyền dữ liệu của nó, nhận lệnh và gửi lại đáp ứng Thành phần giao diện này cũng có thể xem là một phần của mạch điều khiển hoặc l à phương tiện truyền giữa mạch điều khiển và các thực thể bên ngoài Thực thể này có những đặc điểm quan trọng cần xem nó như một thành phần độc lập Reader có thể có một giao diện tuần tự Giao diện tuần tự là loại giao diện phổ biến nhất nhưng các reader thế hệ sau sẽ được phát triển giao diện mạng thành một tính năng chuẩn Các reader phức tạp có các tính năng như tự phát hiện

bằng chương trình ứng dụng, có gắn các Web server cho phép reader nhận lệnh và trình bày kết quả dùng một trình duyệt Web chuẩn v.v…

I.8 Nguồn năng lượng

Thành phần này cung cấp nguồn năng lượng cho các thành phần của reader Nguồn năng lượng được cung cấp cho các thành phần này qua một dây dẫn điện được kết nối với một ngõ ra bên ngoài thích hợp

II - Phân loại READER

II.1 Phân loại theo giao diện của Reader

Cũng như tag, reader cũng có thể được phân loại bằng hai tiêu chuẩn khác nhau Tiêu chuẩn đầu tiên là giao diện mà reader cung cấp cho việc truyền thông Trong tiêu chuẩn này, reader có thể được phân loại ra như sau:

-Serial

-Network

a Serial reader (Reader nối tiếp)

Serial reader sử dụng liên kết nối tiếp để truyền trong một ứng dụng Reader kết nối đến cổng nối tiếp của máy tính dùng kết nối RS-232 hoặc RS-485 Cả hai loại kết nối này đều có giới hạn về chiều dài cáp sử dụng kết nối reader với máy tính RS-485 cho phép cáp dài hơn RS-232

-Ưu điểm của serial reader là có độ tin cậy hơn network reader Vì vậy sử dụng reader loại này được khuyến khích nhằm l àm tối thiểu sự phụ thuộc vào một kênh truyền -Nhược điểm của serial reader là phụ thuộc vào chiều dài tối đa của cáp sử dụng để kết nối một reader với một máy tính Thêm nữa là thường thì trên một máy chủ thì số cổng nối tiếp bị hạn chế, có thể phải cần nhiều máy chủ (nhiều hơn số máy chủ đối với các network reader) để kết nối tất cả các serial reader Một vấn đề nữa là việc bảo dưỡng nếu phần mềm hệ thống cần được cập nhật chẳng hạn, nhân viên bảo dưỡng phải xử l mỗi reader Tốc độ truyền dữ liệu nối tiếp thường thấp hơn tốc độ truyền dữ liệu mạng Những nhân tố này dẫn đến chi phí bảo dưỡng cao hơn và thời gian chết đáng kể

b Network reader (Reader hệ thống)

Network reader kết nối với máy tính sử dụng cả mạng có dây và không dây Thực tế, reader hoạt động như thiết bị mạng Tuy nhiên, chức năng giám sát SNMP (Simple

Network Management Protocol) chỉ sẵn có đối với một vài loại network reader Vì vậy, đa số reader loại này không thể được giám sát như các thiết bị mạng chuẩn

-Ưu điểm của network reader là không phụ thuộc vào chiều dài tối đa của cáp kết nối reader với máy tính Sử dụng ít máy chủ h ơn so với serial reader Thêm nữa là phần mềm hệ thống của reader có thể đ ược cập nhật từ xa qua mạng Do đó có thể giảm nhẹ khâu bảo dưỡng và chi phí sở hữu hệ thống RFID loại này sẽ thấp hơn

-Nhược điểm của network reader là việc truyền không đáng tin cậy bằng serial reader Khi việc truyền bị rớt, chương trình phụ trợ không thể được xử lý Vì vậy hệ thống RFID có thể ngừng lại hoàn toàn Nói chung, reader có bộ nhớ trong lưu trữ các lần đọc tag Chức năng này có thể làm cho việc chết mạng trong thời gian ngắn đỡ hơn một ít

II.2 Phân loại dựa trên tính chuyển động của Reader

Việc phân loại thứ hai dựa trên tính chuyển động của reader

ít hơn reader cầm tay Reader cố định là loại phổ biến nhất hiện nay

Reader cố định có thể hoạt động ở hai chế độ sau đây:

Hình 2.8: Reader cầm tay UHF của Intermec Corporation

Hình 2.7: Reader mạng cố định của Alien Technology

II.3 Phân loại dựa trên tần số hoạt động

a LF và HF Reader: bộ đọc hoạt động trong dải tần số LF và HF

Với các bộ đọc này thì phương pháp điều chế sóng mang sử dụng là ASK, BPSK, FSK và NRZ

b UHF và MWF reader: bộ đọc hoạt động trong dải tần số UHF và MWF

Hình 2.9: Sơ đồ khối bộ đọc LF và HF

Nguồn: RFID Standard and Trend , ICDREC seminar 2010

III - Anten của reader

Reader truyền thông với tag thông qua anten của reader, là một thiết bị riêng mà nó được gắn vào reader tại một trong những cổng anten của nó bằng cáp Chiều dài cáp thường giới hạn trong khoảng 6-25 feet Tuy nhiên, giới hạn này có thể khác nhau Như đã đề cập ở trên, một reader có thể hỗ trợ đến 4 anten nghĩa là có 4 cổng anten Anten của reader cũng được gọi là phần tử kết nối của reader vì nó tạo một trường điện

từ để kết nối với tag Anten phát tán tín hiệu RF của máy phát reader xung quanh và nhận đáp ứng của tag Vì vậy vị trí của anten chủ yếu là làm sao cho việc đọc chính xác (mặc dù reader phải được đặt hơi gần anten vì chiều dài cáp của anten bị hạn chế) Thêm nữa là một số reader cố định có thể có anten b ên trong Vì vậy trong trường hợp này vị trí của anten đối với reader bằng 0 Nói chung anten của RFID reader có hình dạng hộp vuông hoặc chữ nhật hoặc hình vòng, hình cổng, rất đa dạng

Hình 2.10: Sơ đồ các thành phần của bộ đọc UHF/MWF

Nguồn: RFID Standard and Trend , ICDREC seminar 2010

2.3 Các tiêu chuẩn sử dụng trong các thiết bị RFID hiện nay

2.3.1 Các tiêu chuẩn ISO

Tiêu chuẩn

ISO 10536 ISO RFID standard for close coupled cards

ISO 11784 ISO RFID standard that defines the way in which data is structured on an RFID

tag

ISO 11785 ISO RFID standard that defines the air interface protocol

ISO 14443 ISO RFID standard that provides the definitions for air interface protocol for

RFID tags used in proximity systems - aimed for use with payment systems ISO 15459 Unique identifiers for transport units (used in supply chain management) ISO 15693 ISO RFID standard for use with what are termed vicinity cards

ISO 15961

ISO RFID standard for Item Management (includes application interface (part 1), registration of RFID data constructs (part 2), and RFID data constructs (part 3)

ISO 15962 ISO RFID standard for item management - data encoding rules and logical

memory functions

ISO 16963 ISO RFID standard for item management - unique identifier of RF tag

ISO 18000 ISO RFID standard for the air interface for RFID frequencies around the globe ISO 18001 RFID for item management - application requirements profiles

Tiêu chuẩn

ISO 18046 RFID tag and interrogator performance test methods

ISO 18047

The ISO RFID standard that defines the testing including conformance testing

of RFID tags and readers This is split into several parts that mirror the parts for ISO 18000

ISO 24710

Information technology, automatic identification and data capture techniques - RFID for item management - Elementary tag license plate functionality for ISO

18000 air interface

ISO 24729 RFID implementation guidelines - part : RFID enabled labels; part 2:

recyclability of RF tags; part 3: RFID interrogator / antenna installation

ISO 24730 RFID real time locating system: Part 1: Application Programming Interface

(API); Part 2: 2.4 GHz; Part 3: 433 MHz; Part 4: Global Locating Systems

ISO 24752 System management protocol for automatic identification and data capture using

RFID

ISO 24753 Air interface commands for battery assist and sensor functionality

ISO 24769 Real Time Locating System (RTLS) device conformance test

2.3.2 Các tiêu chuẩn của EPCGlobal

EPCglobal ® đang dẫn đầu sự phát triển của tiêu chuẩn cho ngành công nghiệp điều khiển Mã sản phẩm điện tử ™ (EPC) đã hỗ trợ việc sử dụng RFID hiện nay nhanh hơn

và mạng lưới thông tin kinh doanh phong phú

EPC Tag Data

Standards

Specific encoding schemes for a serialized version of the EAN.UCC Global Trade Item Number (GTIN®), the EAN.UCC Serial Shipping Container Code (SSCC®), the EAN.UCC Global Location Number (GLN®), the EAN.UCC Global Returnable Asset Identifier (GRAI®), the EAN.UCC Global Individual Asset Identifier (GIAI®), and a General Identifier (GID)

Reader Protocol Communications messaging and protocol between tag readers

and EPC compliant software applications Savant

Bảng 2.5: Các tiêu chuẩn EPCGlobal trong các thiết bị RFID

CHƯƠNG 3: Mã hóa, giải mã dữ liệu

3.1 Mã hóa Manchester

Phương pháp mã hóa Manchester theo nguyên tắc sau:

ỗi bit sẽ có một khoảng thời gian truyền cố định

ữ liệu được xác định vào thời khoảng giữa của bit

ức 1 biểu diễn Low-to-High, mức 0 biểu diễn High-to-Low(hoặc ngược lại tùy theo quy ước đảo

Ví dụ mã hóa chuỗi 00110111011 đƣợc kết quả 1010011010010101100101 nhƣ sau:

Đây là kết quả dạng xung clock, xác định bit bởi các setup point

3.2 Giải mã Manchester

Thực hiện ngƣợc lại việc mã hóa các bit dữ liệu

o Khi có chuyển mức High-to-Low gữa chu kì bit thì đó là dữ liệu bit 0 và chuyển mức Low-to-High giữa chu kì bit thì đó là dữ liệu bit 1(tùy quy ƣớc mã hóa giải mã)

o Sử dụng phép XOR để thực hiện việc giải mã

Hình 3.4: Các setup point đồng bộ

Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki

o Giải mã analog

Giải mã thực hiện bằng mạch analog

o Ví dụ giải mã 1 tín hiệu Manchester 1010011010010101100101 đƣợc kết quả

00110111011 nhƣ sau:

Hình 3.5: Thực hiện phép XOR để giải mã Manchester

Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki

Kết quả dạng xung clock

3.3 Lập trình mã hóa Manchester

3.3.1 Giải thuật

o Mã hóa theo thứ tự bit

 Thực hiện mã hóa 8 bits theo đúng thứ tự từ LSB MSB

 Kết quả sau mã hóa 4 bits thấp thành 1 Byte và 4 bits cao thành 1 Byte

 Áp dụng quy tắc mã hóa cho từng bit:

 Áp dụng quy tắc mã hóa Manchester cho 1 byte dữ liệu kết quả sẽ thu đƣợc 2

Byte(1 Word) dữ liệu mã hóa

 Để mã hóa 1 bit dữ liệu theo mã Manchester, đơn giản là việc nhân đôi thành

2 bit và thực hiện phép XOR với 2 bit 10(xem nhƣ là clock)

 Ví dụ Byte 00110101, nhân đôi các Bit ta đƣợc 0000111100110011, sau đó

XOR với chuỗi 1010101010101010(clock) kết quả sẽ đƣợc chuỗi mã hóa

3.3.2 Tối ƣu giải thuật

o Mã hóa theo thứ tự bit

 Thực hiện nhân đôi vị trí các bits của 4 bits thấp(hoặc cao), sau đó thực hiện

phép XOR với chuỗi 0xAA thu đƣợc 1 Byte mã hóa Manchester

 Ví dụ mã hóa 4 bits thấp: