內容簡介
本書緊緊圍繞物聯網兩大核心技術——射頻識別(RFID)和無線感測網(WSN),對技術的基本原理以及典型套用進行分析,力求用最通俗的
語言和最典型的實例,幫助讀者更好地理解和掌握這兩種技術。
本書可以作為本、專科院校物聯網相關專業學生的教材或教學參考書,也可以作為物聯網相關課程的實驗教材,幫助學生更好地理解和套用物聯網技術,同時也可以作為物聯網相關工程技術人員學習物聯網技術、設計開發物聯網套用系統的參考用書。
編輯推薦
《WSNRFID物聯網原理與套用》,北京亞嵌教育研究中心出版圖書。本書緊緊圍繞物聯網兩大核心技術——
射頻識別(RFID)和無線感測網(WSN),對技術的基本原理以及典型套用進行分析,力求用最通俗的語言和最典型的實例,幫助讀者更好地理解和掌握這兩種技術。
宣傳語
IT時代正在從“Computer is the network”向“Sensor is the network”轉變。
無線感測器網路是信息技術的一次歷史性機遇。
感測網路技術將是未來改變人們生活方式的十大技術之首。
“物聯網——物物相連的網際網路。”
“無線感測器網路是21世紀面臨的重大發展機遇。”
“未來的感測器網路比現在的Internet大得多。”
物聯網來了,你準備好了嗎?
前言
2009年1月,在歐巴馬就任美國總統後與美國工商業領袖舉行的“圓桌會議”上,IBM執行長彭明盛首次提出“智慧的地球”這一概念,並建議美國政府投資新一代智慧型基礎設施。“智慧的地球”的概念得到了歐巴馬的積極回應,之後被上升為美國國家戰略,並將其作為美國在21世紀保持和奪回競爭優勢的方式。
2009年9月,溫家寶總理在無錫視察時指出“在感測網發展中,要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術”,“在國家重大科技專項中,加快推進感測網發展”,“儘快建立中國的感測信息中心,或者叫‘感知中國’中心”。在國家 “十二五”規劃中,物聯網被確定為國家戰略性新興產業之一,計畫在2011—2015年,初步形成從感測器、晶片、軟體、終端、整機、網路到業務套用的完整產業鏈,並培育一批具有國際競爭力的領軍企業。2010年6月,胡錦濤總書記在兩院院士大會上講話中指出,當前要“加快發展物聯網技術”,爭取儘快取得突破性進展。
在經過多年的技術探索、積累、沉澱以及市場培育以後,物聯網產業即將進入一個高速發展期,它將掀起繼計算機、網際網路與移動通信網之後的又一次信息產業浪潮,並將發展成為一個萬億元級的新興產業。
本書主要內容
本書將緊緊圍繞物聯網的兩大核心技術——射頻識別(RFID)和無線感測網(WSN),並對技術的基本原理以及典型的套用進行分析,力求用最通俗的語言和最典型的實例,幫助讀者更好地理解和套用這兩種技術。本書共分為5個部分:
第一篇簡單介紹RFID、WSN物聯網技術;
第二篇分析RFID的相關協定和標準;
第三篇結合實例,分析典型的RFID套用軟體的設計;
第四篇分析RFID相關實驗,幫助讀者理解RFID設備的工作原理;
第五篇分析WSN相關實驗,幫助讀者理解WSN系統的原理並掌握WSN技術的套用。
本書特色
近幾年間,各大出版社相繼推出了眾多與物聯網相關的教材與專著,這些書籍基本上都對物聯網的體系架構以及原理闡述得比較透徹,對物聯網的相關技術進行了深入分析,部分書籍也介紹了與物聯網相關的協定和標準,但並沒有深入地剖析WSN RFID物聯網套用系統,這就給讀者在學習和套用、理解和掌握物聯網技術之間形成了障礙。本書在介紹物聯網相關技術基本原理的同時,對物聯網相關的技術標準進行了分析,並結合典型的物聯網套用實例,重點分析了物聯網技術的套用,可以幫助讀者在深入理解相關技術的同時,更好地掌握物聯網套用系統的設計、開發和套用。
本書適合讀者
本書可以作為本、專科院校物聯網相關專業學生的教材或教學參考書,也可以作為物聯網相關課程的實驗教材,可以幫助學生更好地理解和套用物聯網技術,同時也可以作為物聯網相關工程技術人員學習物聯網技術、設計開發物聯網套用系統時的參考用書。
本書凝聚了北京理工大學、河北工程大學、湖南農業大學和北京泰格瑞德科技有限公司等單位多名專家、教授、老師和科技工作者的心血。
除封面署名的北京泰格瑞德科技有限公司的鄭和喜、河北工程大學的陳湘國、北京理工大學的郭澤榮、湖南農業大學的吳伶等作者外,北京理工大學的李世義教授、北京工商大學的肖洪兵教授、北京交通大學的陳科山教授也對本書提出了許多寶貴的意見。在初稿完成後,北京泰格瑞德科技有限公司的高明、鄭和玉、周良合等工作人員又認真地對全書進行了整理和校對,並由北京亞嵌教育研究中心校審,在此向他們表示衷心的感謝。
由於編者水平和經驗有限,書中難免存在很多不足和錯漏,敬請讀者批評指正或提出修改意見,以便於我們在修訂的過程中不斷改進和完善。
書中所有案例的完整原始碼請聯繫北京泰格瑞德科技有限公司獲取。
目錄
第一篇 WSN RFID物聯網原理和技術簡介
第1章 RFID系統組成及工作基本原理 2
1.1 概述 2
1.2 射頻標籤 4
1.3 射頻閱讀器 6
1.4 射頻天線 7
1.5 RFID工作頻率指南和典型套用 8
1.5.1 低頻(工作頻率從125kHz到134kHz) 8
1.5.2 高頻(工作頻率為13.56MHz) 10
1.5.3 甚高頻(工作頻率為860MHz到960MHz) 11
1.5.4 微波(工作頻率為2.45GHz、5.8GHz) 12
1.6 RFID技術與條形碼(Barcode)
1.6 技術相比有什麼優勢 12
1.7 RFID技術的發展趨勢 13
1.8 RFID中間件 13
1.9 RFID解決方案 13
第2章 RFID實驗系統硬體原理 14
2.1 HF讀寫器電路原理框圖 15
2.2 閱讀器與標籤之間的數據處理過程 17
第3章 WSN RFID物聯網實驗設備系統硬體結構 19
3.1 實驗系統硬體 19
3.2 配套儀器 24
3.3 系統上電檢查 24
第4章 RFID系統的基本實驗 25
4.1 控制軟體界面 25
4.2 測量點簡介 28
4.3 基本實驗 28
4.3.1 實驗1:RFID系統的編碼 28
4.3.2 實驗2:RFID系統的載波產生 30
4.3.3 實驗3:RFID系統的信號
4.3.2 調製 31
4.3.4 實驗4:RFID系統的RF信號功率放大 33
4.3.5 實驗5:RFID系統的末級輸出調製載波信號 34
4.3.6 實驗6:RFID系統的解調——FSK模式 35
4.3.7 實驗7:RFID系統的解調——ASK模式 37
4.3.8 實驗8:RFID系統的天線 39
第5章 RFID技術套用簡介 40
5.1 RFID倉儲管理系統方案 42
5.1.1 系統功能 43
5.1.2 系統特點 45
5.1.3 系統設備性能 46
5.2 RFID不停車通行系統方案 47
5.2.1 概述 47
5.2.2 系統方案設計 48
5.2.3 進場方案設計 48
5.2.4 出場方案設計 49
5.2.5 系統硬體 49
5.2.6 施工方案 51
第6章 WSN物聯網原理和技術套用簡介 52
6.1 物聯網概述 52
6.2 物聯網的原理 55
6.3 物聯網技術標準在中國的發展 56
第二篇 RFID協定
第7章 ISO/IEC 18000系列協定簡介 60
7.1 ISO 14443 61
7.2 ISO 15693 61
7.3 ISO 18000-6 62
7.4 近距離無線通信(NFC) 62
7.5 超寬頻無線技術(UWB) 63
7.6 無線感測器網路(WSN) 63
第8章 RFID系統的數據包配置 64
8.1 信令請求解釋 64
8.1.1 信令列表 64
8.1.2 相關說明和使用要求 65
8.2 信息包配置回響 67
8.2.1 編碼方式 67
8.2.2 報文幀格式 68
8.2.3 通信方式 69
8.2.4 應答幀/數據幀定義 70
8.3 信令數據包實驗 71
8.3.1 起始標誌對比分析實驗 71
8.3.2 數據包分析實驗 73
第9章 RFID防撞系統實驗 75
第10章 循環冗餘校驗碼 80
10.1 CRC16的定義 80
10.2 CRC實驗 83
第11章 標籤信息的讀寫實驗 86
第12章 RFID信令實驗 89
12.1 RFID系統的INVENTORY命令實驗 89
12.2 RFID系統的STAY QUIET命令實驗 90
12.3 RFID系統的SELECT命令實驗 91
12.4 RFID系統的RST TO READY命令實驗 92
12.5 RFID系統的WRITE AFI命令實驗 93
12.6 RFID系統的LOCK AFI命令實驗 94
12.7 RFID系統的RD SINGLE BLK命令實驗 95
12.8 RFID系統的WR SINGLE BLK命令實驗 96
12.9 RFID系統的LOCK BLOCK命令實驗 97
12.10 RFID系統的RD MULTI BLK命令實驗 98
12.11 RFID系統的WR MULTI BLK命令實驗 99
12.12 RFID系統的WRITE DSFID命令實驗 100
12.13 RFID系統的LOCK DSFID命令實驗 101
12.14 RFID系統的GET SYS INFO命令實驗 102
12.15 RFID系統的GET M B S STS命令實驗 103
第三篇 DLL套用設計
第13章 DLL檔案簡介 106
13.1 DLL的含義和基本知識 106
13.2 使用DLL的優點 109
13.3 DLL依賴項 109
13.4 DLL的類型 110
13.4.1 載入時動態連結 110
13.4.2 運行時動態連結 110
13.5 DLL的使用 111
13.5.1 DLL入口點 111
13.5.2 導出DLL函式 112
第14章 DLL實例設計實驗 113
14.1 Visual Basic 6.0下的DLL函式館調用 113
14.2 Visual Studio 2005下的DLL函式館調用 119
14.3 Visual Studio 2005下的DLL類庫調用 121
第四篇 應用程式設計
第15章 應用程式開發指導 124
15.1 熟悉Visual Basic 6.0的界面環境及其常用術語釋義 125
15.2 VB數據類型 126
15.2.1 VB常用的數據類型 127
15.2.2 VB數據類型的定義方法 127
15.3 VB對象的屬性 129
15.3.1 對象是什麼 129
15.3.2 對象從何而來 130
15.3.3 VB對象的基本屬性 131
15.3.4 用對象能做什麼 134
15.3.5 使用對象初步 134
15.4 VB的事件 136
15.5 VB語言的使用說明 137
15.6 應用程式開發實驗 142
15.6.1 實驗1:應用程式的建立以及讀卡功能的實現 142
15.6.2 實驗2:Read Single Block功能的實現 161
15.6.3 實驗3:Write Single Block功能的實現 171
15.6.4 實驗4:Stay Quiet功能的實現 180
15.6.5 實驗5:Reset to Ready功能的實現 187
15.6.6 實驗6:Read Multiple Block功能的實現 195
第16章 Tag-Reader實驗教學軟體 204
16.1 ISO 15693模組 205
16.1.1 ISO 15693模組簡介 205
16.1.2 ISO 15693模組上下位機通信協定 206
16.1.3 ISO 15693模組上下位機通信協定的實現 209
16.1.4 ISO 15693命令分析 214
16.2 UHF模組 230
16.2.1 UHF模組簡介 230
16.2.2 UHF模組的實現 232
16.3 ISO 14443模組 244
16.3.1 UHF模組簡介 244
16.3.2 ISO 14443模組的實現 245
16.4 125K模組 249
16.5 WSN配置模組 250
第17章 槍枝管理系統開發實例 252
17.1 槍枝管理系統簡介 252
17.1.1 系統組成 252
17.1.2 系統功能 254
17.2 槍枝管理系統的實現 257
17.2.1 連線讀寫器 258
17.2.2 槍枝登記 260
17.2.3 槍枝監控 261
第18章 圖書館管理系統開發實例 267
18.1 系統基本功能 267
18.2 系統構成 268
18.3 系統功能特點 268
18.4 系統軟體功能 269
第五篇 RFID相關協定的實驗
第19章 UHF 900M ISO 18000-6實驗 274
19.1 選擇UHF 900M功能模組 274
19.2 軟體操作 276
19.2.1 連線與斷開 276
19.2.2 識別標籤號 277
19.2.3 功率設定 279
19.2.4 讀取數據 279
19.2.5 寫入數據 280
第20章 HF 13.56M ISO 14443實驗 282
20.1 選擇HF 13.56M ISO 14443功能模組 282
20.2 軟體操作 283
20.2.1 連線與斷開 283
20.2.2 識別標籤號 284
第21章 LF 125K ID卡讀取實驗 289
21.1 讀取軟體 289
21.2 實驗操作 289
21.2.1 選擇 125K功能模組 289
21.2.2 讀卡操作 291
第六篇 WSN物聯網套用設計
第22章 WSN模組配置操作實驗 294
22.1 配置WSN模組1 294
22.1.1 硬體連線 294
22.1.2 軟體配置操作 295
22.2 配置WSN模組2 299
22.2.1 硬體連線 299
22.2.2 軟體配置操作 299
第23章 WSN物聯網套用技術設計 300
23.1 WSN套用技術特點和網路拓撲 300
23.1.1 WSN的技術特點 300
23.1.2 WSN的網路拓撲 301
23.2 WSN技術套用實驗 306
23.2.1 WSN與HF ISO 15693 Reader結合套用實驗 306
23.2.2 WSN與HF ISO 14443 Reader結合套用實驗 308
23.2.3 WSN與UHF ISO 18000-6Reader結合套用實驗 309
23.2.4 WSN與LF 125K ID Reader結合套用實驗 310
23.2.5 WSN感測器數據採集套用實驗 311
23.2.6 WSN無線數據傳輸與有線數據傳輸同時工作套用實驗 313
第24章 WSN技術套用 315
24.1 智慧型家居系統 315
24.1.1 系統概述 315
24.1.2 設計方案 316
24.1.3 功能模組 316
24.2 智慧型水文監測系統 318
24.2.1 系統概述 318
24.2.2 系統軟體分析 319
24.2.3 系統設計方案 319
24.3 感知農業 321
24.3.1 系統概述 321
24.3.2 系統設計方案 322
24.3.3 視頻監控 323
24.3.4 光照監控 323
24.3.5 濕度監控 323
24.3.6 溫度監控 323
附 錄 部 分
附錄A RFID讀寫器典型射頻模組原理簡圖 324
附錄B RFID主要頻段標準及特性表 325
附錄C 實驗設備組件配置 326
附錄D RFID常用術語中英文對照表 328
附錄E EPC產品電子代碼
術語中英文對照表 333
附錄F EPC系統術語 343