条码及RFID标签基础知识

1、1 一维条码 01 2 条码的发展及其相关组织 1970年美国 UPC码 1973年标准化UPC码 1976年欧洲 EAN码 1988年我国加入EAN 3 中国商品条码编码 我国于1988年申请加入EAN 被分配获得690692前缀生产制造商码 我国商品条码的编码工作由官方指定 的“中国物品编码中心”统一组织进 行 4 在实际应用中，条码一般可以分成一维 条码、二维条码两种 下面对一维条码简单介绍 一维条码又被称为线形条码；是由一个 接一个的“条”和“空”排列组成的条 码信息；靠条和空的不同宽度和位置来 传递 5 条码信息量的大小是由条码的宽度和印刷的精度来决定 的，条码越宽，包容的条和空越多

2、，信息量越大 条码印刷的精度越高，单位长度内可以容纳的条和空越 多，传递的信息量也就越大 这种条码技术只能在一个方向上通过“条”与“空”的 排列组合来存储信息，所以叫它“一维条码” 6 一维条码技术的基础术语 1) 条：条码中反射率较低的部分，一般印刷的颜色较深 2) 空：条码中反射率较高的部分，一般印刷的颜色较浅 3) 空白区：条码左右两端外侧与空的反射率相同的限定区域 4) 起始符、终止符：位于条码起始位置的若干条与空 5) 中间分隔符：位于条码中间位置的若干条与空 6) 条码数据符：表示特定信息的条码符号 7) 校验符：表示校验码的条码若干条与空 8) 供人识别字符：位于条码符的下方，与

3、相应的条码相对应 的、用于供人识别的字符 7 左侧空白区 起始符 中间分隔符 右侧数据符 终止符 右侧空白区 左侧数据符 校验符 条 空 供识别字符 8 条码编码技术 定长型 / 长度可变型 数字型 / 字母、数字型 9 UPC码 世界上最早投入应用的商品条码 在北美地区得以广泛应用 定长、连续、数字型条码 UPC-A码和UPC-E码 10 EAN码 EAN码是国际物品编码协会（INTERNATIONAL ARTICLE NUMBERING ASSOCIATION）在全球推广应用的商品条码 连续定长的纯数字型条码 EAN码有两种版本，标准版和缩短版 标准版由13位数字组成，称为EAN-13码或

4、长码 缩短版由 8位数字组成，称为EAN-8码或短码 11 EAN-13码 EAN-13码是按照“模块组合法”进行编码的。 它的符号结构由八部分组成。 左侧空白区 起始符 中间分隔符 右侧数据符 终止符 右侧空白区 左侧数据符 校验符 12 EAN-13码代码分组含义 13 39码（Code 3 of 9 ） 长度可变的离散型自校验字母、数字式 码制 “*”表示启始和终止 条码宽度仅有两种，宽单元和窄单元。 每个条码字符由九个单元组成，三个宽 单元，其余为窄单元，因此称为三九码 14 条码印制技术 符号载体v 普通纸 v 铜版纸 v PVC材料 v PET材料 v 金属制品 印制涂料 15 常

5、见条形码符号 常见的条形码符号往往是由黑色条黑色条和 白色空白色空组成 但不是唯一的搭配，条和空两种颜色 如何搭配，主要根据不同颜色对光的 吸收率和反射率的差异而搭配起来的 16 相关条码设备 条码打印设备 条码扫描设备 条码采集设备 消耗品 17 胶版印刷 条码打印设备 点阵打印机 激光打印机 热敏打印机 热转印打印机 18 条码扫描设备 光笔扫描器 CCD 扫描器 激光扫描器 19 条码扫描设备 光笔扫描器 CCD 扫描器 激光扫描器 2.6 20 条码扫描设备 光笔扫描器 CCD 扫描器 激光扫描器 卡式扫描器 21 一维条码 二维码 01 目录 02 22 二维条码技术是在一维条码无法

6、满足实际应用需求 的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码 通常是对物品的标识，而二维条码是对物品的描述。 所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码， 代码以条码的形式标识在物品上，用来标识该物品以 便自动扫描设备的识读，代码或一维条码本身不表示 该产品的描述性信息。 我国已制定了两个二维条码的国家标准：GB/T 17172-1997四一七条码，GB/T 18284-2000快 速响应矩阵码。 23 项目 条码类型 信息密 度与信 息容量 错误校验 及纠错正 能力 垂直方向是 否携带信息 用途 对数据库 和通讯网 络的依赖 识读设备 一维条码 信息密 度低， 信息容 量较小 可通过校

7、验字符进 行错误校 验，没有 错纠能力 不携带信息对物品 的标识 多数应用 场合依赖 数据库及 通讯网络 可用线扫描器 识读，如光笔 、线阵CCDCCD、 激光枪等 二维条码 信息密 度高， 信息容 量大 具有错误校 验和纠错能 力，可根据 需求设置不 同的纠错级 别 携带信息对物品 的描述 可不依赖 数据库及 通讯网络 而单独应 用 对于行排式二 维条码可用线 扫描器的多次 扫描识读；对 于矩阵式二维 条码仅能用图 像扫描器识读 24 二维条码与磁卡、IC卡、光卡的比较 比较点二维条码磁卡ICIC卡光卡 抗磁力强弱中等强 抗静电强中等中等强 抗损性 强 可折叠 可局部穿孔 可局部切割 弱 不

8、可折叠 不可穿孔 不可切割 弱 不可折叠 不可穿孔 不可切割 弱 不可折叠 不可穿孔 不可切割 25 二维条码通常分为以下二种类型： （1）行排式二维条码 （2D STACKED BAR CODE） 又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理 是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。 有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、 CODE 16K等。 （2）矩阵式二维条码 （2D MATRIX BAR CODE） 又称：棋盘式二维条码。具有代表性的矩阵式二维条码 有：QR Code 、Data Matrix、Maxi Code、Code One 等。 26 QR 码

9、27 二维条码的识读设备依识读原理的不同可分为： （1）线性CCD和线性图像式识读器（Linear Imager）， 可识读一维条码和行排式二维条码（如PDF417）。 （2）带光栅的激光识读器，可识读一维条码和行排式二 维条码。 （3）图像式识读器（Image Reader） ，可识读一维条码 和二维条码。 28 1QR Code条码 QR Code是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式 二维条码，它除具有二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、 可表示汉字及图象多种信息、保密防伪性强等优点外，还具有 以下特点： （1）超高速识读 QR Code码的超高速识读特性，使它适宜应用

10、 于工业自动化生产线管理等领域。 （2）全方位识读 QR Code具有全方位（360）识读特点。 （3）能够有效地表示中国汉字、日本汉字 29 码码制制QR QR CodeCodeData Data MartixMartixPDF PDF 417417 符号符号结构结构 研制研制公司公司 Denso Denso Corp.Corp. ( (日本日本) ) I.DI.D. Matrix Inc. Matrix Inc. ( (美国美国) ) Symbol Symbol TechnolgiesTechnolgies IncInc ( (美国美国) ) 码码制分类制分类矩阵式矩阵式行行排式排式 识识

11、读速度读速度* *3030个个/ /每秒每秒2 23 3个个/ /秒秒3 3个个/ /秒秒 识识读方向读方向全方位全方位（360360）1010 识识读方法读方法深色深色/ /浅色模块判别浅色模块判别条条空宽度尺寸判别空宽度尺寸判别 汉字汉字表示表示13bit13bit16bit16bit16bit16bit 30 二维条码是一种崭新的数据存储和通讯技术，由于 其信息容量大，识读不需要网络及数据库支持，因 此使用方便、快捷、低成本。同时二维条码具有可 读而不可改写，能够实现一对一验证的可防伪性。 因此，可将二维条码技术广泛应用于证卡的管理。 将持证人的姓名、单位、证件号码、血型、照片、 指纹等

12、重要信息进行编码，并且通过多种加密方式 对数据进行加密，有效地解决了证件的自动录入及 防伪问题。 此外，证件的机器识读能力和防伪能力是新一 代证件的标志。 31 RFID标签 0102 一维条码 03 二维码 32 在行业应用方面，主要是零售业、制造业、政府、医药、 物流等行业广泛应用RFID技术 33 行李包裹自动识别非接触电子钥匙集装箱自动分类管理废品分类管理 仓库物品管理和分类生产线自动化及在线检测非接触度表轮胎实时检测 现代化机场管理现代化医院管理与监测物流实时管理资产管理登记 商场货物图书馆书籍管理停车场不停车收费和管理POS机 34 RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射

13、频信号自动识别目标对象并获取相关数据。 射频识别系统的组成: 电子标签（Tag） 阅读器 （Reader） 天线 (Antenna) 中间件(Middleware) 35 优势：RFID是一项易于操控，简单实用且特别适 合用于自动化控制的灵活性的应用技术，识别工 作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可 支持读写工作模式，且无需接触或瞄准； 读取方便快捷 识别速度快,能够批量识别； 数据容量大 使用寿命长，应用范围广 环境和放射性环境 标签数据可动态更改 更好的安全性 动态实时通信 36 RFID基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感 或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被 识别物体的自

14、动识别。 被动式Rfid系统的基本工作流程是 读写器发出射频信号,产生磁场 标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号， 产生感应电流 凭借所获得的能量激活电子标签内的芯片,发 送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送 某一频率的信号,数据传送至天线 天线反射信号,回传信息至读写器 解读器读取信息并解码 送至中央信息系统进行有关数据处理。 37 依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为： 有源电子标签(Active tag) 无源电子标签(Passive tag) 半无源电子标签(Semipassive tag)。 依据频率可分为 低频电子标签(LF):125KHZ/134.2KHZ 高频电

15、子标签(HF):13.56MHZ 超高频电子标签(UHF):433MHZ/840-960MHZ 微波:2.4G/5.8GHZ 依据标签封装形式可分为信用卡标签、线形标签、纸状标 签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。 按耦合方式分 电感耦合方式和反向散射耦合方式 38 电感电感耦合耦合：压压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁 感应感应, ,一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率 有：有：125kHz125kHz、225kHz225kHz和和1

16、31356MHz56MHz。识别作用距离小于。识别作用距离小于1m1m，典型作用，典型作用 距离为距离为101020cm20cm。 电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反 射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律 , ,一般适合一般适合 于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有： 433MHz433MHz，915MHz915MHz，2 245GHz45GHz，5 58GHz8G

17、Hz。识别作用距离大于。识别作用距离大于1m1m， 典型作用距离为典型作用距离为3 3l0m. l0m. 39 无源标签有源标签 40 电子标签内部结构电子标签内部结构: :芯片芯片+ +天线天线 电子标签是射频识别系统的数据载体，无源电子标签由标签 天线和标签专用芯片组成 影响标签性能的因素标准性能验测技术 不同频段技术 标签晶片性能 标签天线设计特性 标签封装材质 标签制造品质 标签贴附物体材质 标签贴附物体之内容物 41 频率 低频高频超高频微波 125.124KH z 13.56MHz433.92MHz 860960M Hz 2.45GHz 识别距离60cm60cm50100m 3.5

18、5m(P) 100m(A) 1m(P) 50m(A) 一般特性 -比较高价 -几乎没有环 境变化引起 的性能下降 -比低频低廉 -适合短识别 距离和需要 多重标签识 别的应用领 域 -长识别距离 -实时跟踪、 对集装箱内 部湿度、冲 击等环境敏 感 -先进的IC技 术使最低廉 的生产成为 可能 -多重标签识 别距离和性 能最突出 -特性与900频 带类似 -受环境的影响 最多 运行方式无源型无源型有源型 有源型/无源 型 有源型/无源型 识别速度低速高速 环境影响迟钝敏感 标签大小大型小型 42 电子标签的通信标准是其芯片设计的依据。目前国际上与 RFID相关的通信标准主要有如下几种： ISO

19、/IEC14443标准（13.56MHz） ISO/IEC15693标准（13.56MHz） ISO/IEC18000标准（涉及125KHz、13.56MHz、433MHz、 860-960MHz和2.45GHz等频段） EPC标准（包括Class0、Class1和Gen2等三种协议，涉及 HF和UHF两种频段） Class-0, Gen-1: 仅能读取 (Read-Only) Class-1, Gen-1: 写一次, 读多次 (Write-Once, Read-Many) Class-1, Gen-2: 写多次, 读多次 (Write-Many, Read-Many) Class-2: 可写

20、多次, 并有其他功能如加密或 (Re-writable with extra functionality: encryption) 43 44 EPC（产品电子编码） 采用96位码（二进制）的编码体系 可以为2.68亿个公司赋码，为680亿个独立产品编码 45 频段划分 低频长波段 （LF）KHz 高频短波（HF） MHz 超高频分米波 （UHF）MHz 特高频微波 （SHF）GHz 典型频率12513.56430/9002.45以上 天线原理磁场耦合电磁场耦合电磁波发射 方向特性接近全方位接近全方位定向=50度定向=3.0M以上 不同频段天线特性 46 RFID读写器 RFID阅读器（读写器

21、）通过天线与RFID电子标签进行无 线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入 操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、 控制单元以及阅读器天线。 47 RFID读写器 RFID读写器对标签的操作 识别(Identify):读取UID 读取(Read):读取用户数据 写入(Write):写入用户数据 RFID读写器关键技术简析 （1）标签的能量供应 （2）标签到阅读器的数据传输 （3）数据传输的完整性与安全性 （4）多目标识别技术（反碰撞算法） 48 RFID读写器天线 对于近距离13.56MHzRFID应用( 10cm)，比如门禁系 统，天线一般和读写器集成在一起，对于远

22、距离 13.56MHz( 10cm1m)或者UHF频段( 3m) 的RFID系 统，天线和读写器采取分离式结构，并通过阻抗匹配 的同轴电缆连接到一起。读写器由于结构、安装和使 用环境等变化多样，并且读写器产品朝着小型化甚至 超小型化发展，天线设计面临新的挑战。 49 EPC中间件实现RFID读写器和后端 应用系统之间的信息交互，捕获实时 的信息和事件，或上行给后端系统， 或下行给读写器。 EPC中间件采用标准的协议和接口， 是连接读写器和信息系统的纽带。 如： Savant软件就是处在解读器和 Internet之间的中间件。解读器把从 传感器和电子标签上的信息读取出来， 送到Savant，Sa

23、vant具有数据平滑， 数据校验以及数据暂存等功能。数据 经过Savant处理后，传送到Internet。 1. 分布式结构 2. 数据校对 3. 解读器协调 4. 数据传送 5. 数据存储 6. 任务管理。 50 RFID（电子标签）产业链 芯片设计、生产、测试、划片、触点加工 天线设计、生产 芯片封装：倒装芯片(flip chip)或线绑定(wire bond) 印刷、成卡、标签生产 识读设备研发与生产 中间件、应用软件、物联网 应用单位 标准组织、国家RFID管理部门 52 左侧空白区 起始符 中间分隔符 右侧数据符 终止符 右侧空白区 左侧数据符 校验符 条 空 供识别字符 53 条码编码技术 定长型 / 长度可变型 数字型 / 字母、数字型 54 UPC码 世界上最早投入应用的商品条码 在北美地区得以广泛应用 定长、连续、数字型条码 UPC-A码和UPC-E码 55 EAN-13码 EAN-13码是按照“模块组合法”进行编码的。 它的符号结构由八部分组成。 左侧空白区 起始符 中间分隔符 右侧数据符 终止符 右侧空白区 左侧数据符 校验符 56 条码印制技术 符号载体v 普通纸 v 铜版纸 v PVC材料 v PET材料 v 金属制品 印制涂料 57 条码扫描设备 光笔扫描器 CCD 扫描器 激光扫描器 2.6 58 码码制制