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内容简介

本书以射频识别(RFID)为基础，AVR单片机ATmega16A为控制器，“RFID开发套件”为硬件开发平台，IAR-EW为软件开发环境，讲解了RFID技术原理、RFID协议体系、AVR开发基础、各频段RFID的特点和阅读器设计方法，旨在让读者更清楚地了解RFID系统架构原理及RFID阅读器的设计和应用方法。
　　本书分为两篇：理论篇和实践篇。理论篇共6章，分别讲解了射频识别技术、RFID协议体系、RFID阅读器开发基础、低频RFID阅读器设计、高频RFID阅读器设计和超高频RFID阅读器应用。其中，第1章、第2章讲解RFID技术原理和协议体系；第3章讲解阅读器组成和AVR单片机开发基础；第4章～第6章讲解低频、高频和超高频RFID的不同特点以及阅读器的设计与应用方法。实践篇共5章，分别对应相应的理论篇，可与配套的实验设备相结合完成实践教学，利用“RFID开发套件”基于IAR-EW开发平台的搭建以及各频段RFID的应用编程，结合“超高频RFID阅读器”完成超高频RFID阅读器二次开发的相关实验。
　　本书偏重RFID的应用，采用理论与实践相结合的方法，将RFID技术运用于实践中，更深层地剖析了RFID技术与各种相关技术的关系，为物联网的学习奠定了基础。本书适用面广，可作为本科物联网工程、通信工程、电子信息工程、自动化、计算机科学与技术和计算机网络等专业的教材。

目录

理 论 篇
第1章 射频识别技术 2
　1.1 射频识别技术简介 2
　　1.1.1 射频识别技术的发展历史 3
　　1.1.2 射频识别技术的特征 3
　1.2 RFID技术原理 4
　　1.2.1 RFID系统组成 4
　　1.2.2 射频识别基本原理 7
　　1.2.3 RFID编码与调制 10
　　1.2.4 数据校验与防碰撞 13
　1.3 RFID标准 15
　　1.3.1 RFID标准概述 15
　　1.3.2 ISO/IEC 10536标准 16
　　1.3.3 ISO/IEC 14443标准 16
　　1.3.4 ISO/IEC 15693标准 16
　　1.3.5 ISO/IEC 18000标准 16
　1.4 RFID与物联网 17
　　1.4.1 EPC系统 17
　　1.4.2 EPC与物联网 18
　习题 19
第2章 RFID协议体系 20
　2.1 ISO/IEC 14443标准 21
　　2.1.1 ISO/IEC 14443-1 21
　　2.1.2 ISO/IEC 14443-2 21
　　2.1.3 ISO/IEC 14443-3 22
　　2.1.4 ISO/IEC 14443-4 26
　2.2 ISO/IEC 18000-6标准 29
　　2.2.1 EPC C1 G2标准 30
　　2.2.2 存储器结构 31
　　2.2.3 命令集 33
　习题 33
第3章 RFID阅读器开发基础 35
　3.1 阅读器电路组成 36
　　3.1.1 MCU及外围电路 36
　　3.1.2 收发通道 36
　　3.1.3 天线 37
　3.2 AVR单片机概述 37
　　3.2.1 AVR主要功能特性 37
　　3.2.2 ATmega16A 38
　3.3 AVR时钟与熔丝位 40
　　3.3.1 AVR系统时钟 40
　　3.3.2 AVR熔丝位 41
　3.4 AVR通用I/O口 42
　　3.4.1 通用I/O口结构 43
　　3.4.2 通用I/O寄存器 43
　　3.4.3 通用I/O程序设计 44
　　3.4.4 I/O端口第二功能 46
　3.5 AVR中断 47
　　3.5.1 中断向量 47
　　3.5.2 中断控制 48
　　3.5.3 外部中断 49
　　3.5.4 中断程序设计 51
　3.6 AVR定时器 53
　　3.6.1 定时器概述 53
　　3.6.2 定时器工作模式 55
　　3.6.3 定时器寄存器 56
　　3.6.4 定时器程序设计 59
　3.7 AVR USART 61
　　3.7.1 USART结构 61
　　3.7.2 USART寄存器 62
　　3.7.3 USART程序设计 66
　3.8 AVR SPI 69
　　3.8.1 SPI结构 70
　　3.8.2 SPI工作模式 71
　　3.8.3 SPI寄存器 71
　　3.8.4 SPI配置 73
　习题 74
第4章 低频RFID阅读器设计 75
　4.1 低频ID卡 75
　　4.1.1 常见低频ID卡 76
　　4.1.2 EM4100 76
　　4.1.3 EM4100解码 76
　4.2 EM4095 77
　　4.2.1 功能概述 77
　　4.2.2 原理图 78
　　4.2.3 与MCU接口 80
　4.3 低频RFID阅读器程序设计 81
　　4.3.1 初始化程序 82
　　4.3.2 驱动程序 83
　　4.3.3 主程序 85
　习题 87
第5章 高频RFID阅读器设计 88
　5.1 Mifare卡 89
　　5.1.1 Mifare卡的特点 89
　　5.1.2 Mifare1 S50卡 89
　　5.1.3 Mifare1卡存储器组织 91
　　5.1.4 Mifare卡读写 94
　5.2 MF RC522 96
　　5.2.1 概述 96
　　5.2.2 原理图 97
　　5.2.3 与MCU接口 98
　5.3 RC522基本操作 101
　　5.3.1 RC522寄存器 101
　　5.3.2 FIFO缓冲区操作 103
　　5.3.3 RC522命令 104
　　5.3.4 RC522基本指令 106
　5.4 高频RFID阅读器程序设计 107
　　5.4.1 初始化程序 107
　　5.4.2 驱动程序 110
　　5.4.3 主程序 124
　　5.4.4 中断服务函数 126
　习题 127
第6章 超高频RFID阅读器应用 128
　6.1 超高频RFID 129
　　6.1.1 超高频RFID特点 129
　　6.1.2 超高频RFID频率 129
　6.2 超高频RFID协议标准 130
　　6.2.1 概述 130
　　6.2.2 ISO/IEC 18000-6标准 131
　　6.2.3 EPC C1 G2协议 132
　　6.2.4 EPC C1 G2技术特点 133
　6.3 超高频RFID现状 134
　6.4 超高频RFID阅读器 135
　　6.4.1 阅读器参数 135
　　6.4.2 上位机配置 136
　6.5 RFID阅读器二次开发 139
　　6.5.1 二次开发意义 139
　　6.5.2 二次开发构架 139
　　6.5.3 二次开发过程 140
　　6.5.4 阅读器通信测试 141
　习题 144
实 践 篇
实践1 RFID协议体系 146
　实践指导 146
　　实践1.G.1 146
　　实践1.G.2 147
　　实践1.G.3 149
实践2 RFID阅读器开发基础 150
　实践指导 150
　　实践2.G.1 150
　　实践2.G.2 153
　　实践2.G.3 154
　　实践2.G.4 157
实践3 低频RFID阅读器设计 160
　实践指导 160
　　实践3.G.1 160
　　实践3.G.2 163
实践4 高频RFID阅读器设计 169
　实践指导 169
　　实践4.G.1 169
实践5 超高频RFID阅读器应用 187
　实践指导 187
　　实践5.G.1 187
　　实践5.G.2 188
　　实践5.G.3 190
　　实践5.G.4 197

前言/序言

随着物联网产业的迅猛发展，企业对物联网工程应用型人才的需求越来越大。“全面贴近企业需求，无缝打造专业实用人才”是目前高校物联网专业教育的革新方向。
　　本系列教材是面向高等院校物联网专业方向的标准化教材，教材内容注重理论且突出实践，强调理论讲解和实践应用的结合，覆盖了物联网的感知识别、网络通信及应用支撑等物联网架构所包含的关键技术。教材研发充分结合物联网企业的用人需求，经过了广泛的调研和论证，并参照多所高校一线专家的意见，具有系统性、实用性等特点，旨在使读者在系统掌握物联网开发知识的同时，具备综合应用能力和解决问题的能力。
　　该系列教材具有如下几个特色。
　　1. 以培养应用型人才为目标
　　本系列教材以应用型物联网人才为培养目标，在原有体制教育的基础上对课程进行深层次改革，强化“应用型技术”动手能力，使读者在经过系统、完整的学习后能够达到如下要求：
　　* 掌握物联网相关开发所需的理论和技术体系以及开发过程规范体系；
　　* 能够熟练地进行设计和开发工作，并具备良好的自学能力；
　　* 具备一定的项目经验，包括嵌入式系统设计、程序编写、文档编写、软硬件测试等内容；
　　* 达到物联网企业的用人标准，实现学校学习与企业工作的无缝对接。
　　2. 以新颖的教材架构来引导学习
　　本系列教材分为四个层次：知识普及、基础理论、应用开发、综合拓展，这四个层面的知识讲解和能力训练分布于系列教材之间，同时又体现在单本教材之中。具体内容在组织上划分为理论篇和实践篇：理论篇涵盖知识普及、基础理论和应用开发；实践篇包括企业应用案例和综合知识拓展等。
　　* 理论篇：最小学习集。学习内容的选取遵循“二八原则”，即重点内容占企业中常用技术的20%，以“任务驱动”方式引导80%的知识点的学习，以章节为单位进行组织，章节的结构如下：
　　* 本章目标：明确本章的学习重点和难点；
　　* 学习导航：以流程图的形式指明本章在整本教材中的位置和学习顺序；
　　* 任务描述：以“案例教学”驱动本章教学的任务，所选任务典型、实用；
　　* 章节内容：通过小节迭代组成本章的学习内容，以任务描述贯穿始终。
　　* 实践篇：以任务驱动，多点连成一线。以接近工程实践的应用案例贯穿始终，力求使学生在动手实践的过程中，加深对课程内容的理解，培养学生独立分析和解决问题的能力，并配备相关知识的拓展讲解和拓展练习，拓宽学生的知识面。
　　本系列教材借鉴了软件开发中“低耦合、高内聚”的设计理念，组织架构上遵循软件开发中的MVC理念，即在保证最小教学集的前提下可根据自身的实际情况对整个课程体系进行横向或纵向裁剪。
　　3. 以完备的教辅体系和教学服务来保证教学
　　为充分体现“实境耦合”的教学模式，方便教学实施，保障教学质量和学习效果，本系列教材均配备可配套使用的实验设备和全套教辅产品，可供各院校选购：
　　* 实验设备：与培养模式、教材体系紧密结合。实验设备提供全套的电路原理图、实验例程源程序等。
　　* 立体配套：为适应教学模式和教学方法的改革，本系列教材提供完备的教辅产品，包括教学指导、实验指导、视频资料、电子课件、习题集、题库资源、项目案例等内容，并配以相应的网络教学资源。
　　* 教学服务：教学实施方面，提供全方位的解决方案(在线课堂解决方案、专业建设解决方案、实训体系解决方案、教师培训解决方案和就业指导解决方案等)，以适应物联网专业教学的特殊性。
　　本系列教材由青岛东合信息技术有限公司编写，参与本书编写工作的有韩敬海、孙锡亮、李瑞改、李红霞、张玉星、刘晓红、卢玉强、袁文明等。参与本书编写工作的还有青岛农业大学、潍坊学院、曲阜师范大学、济宁学院、济宁医学院等高校的教师。本系列教材在编写期间还得到了各合作院校专家及一线教师的大力支持和协作。在本系列教材出版之际要特别感谢给予我们开发团队大力支持和帮助的领导及同事，感谢合作院校的师生给予我们的支持和鼓励，更要感谢开发团队每一位成员所付出的艰辛劳动。
　　由于水平有限，书中难免有不当之处，读者在阅读过程中如有发现，请通过公司网站(http://www.dong-he.cn)或我公司教材服务邮箱(dh_iTeacher@126.com)联系我们。
　　
　　　　　　　　　　 高校物联网专业项目组
　　　　　　　　　　2013年11月

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书的质量好

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