RFID原理与应用-含Arduino实作(第三版)

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具体描述

本书主要特色为深入浅出的介绍RFID,由RFID的发展缘由、系统组成、RFID读卡机与电子标签之基本构造及工作原理、资料的错误侦测及防止碰撞、资料安全机制、标准规范、应用实例、开发环境及NFC原理都有详细的介绍,每一章节尽量配合图片说明以提高阅读者的兴趣,最后并有实际的设计范例。读者将可由此书中获得RFID的相关知识,未来将可将RFID的技术应用于不同的产业领域上。

本书特色

  1.本书以深入浅出的方法介绍RFID,并尽量配合图片说明以提高阅读者的兴趣,透过在生活上简单的例子,对RFID有进一步的认识。

  2.由RFID的发展缘由、系统组成、RFID读卡机与电子标签之基本构造及工作原理、资料的错误侦测及防止碰撞、资料安全机制、标准规范、应用实例、开发环境、NFC原理都有详细的介绍。

  3.并附有实际的设计范例。读者将可由此书中获得RFID的相关知识,未来将可将RFID的技术应用于不同的产业领域上。
好的,这是一份针对您的需求撰写的图书简介,内容涵盖了广泛的电子、微控制器、传感器技术以及嵌入式系统开发领域,但不涉及RFID技术或Arduino的具体应用,旨在提供一个全面的技术图景。 --- 深度探索嵌入式系统与现代电子技术:从底层硬件到智能应用 本书旨在为技术爱好者、工程师、学生以及寻求将电子学理论与实践相结合的专业人士提供一套全面、深入的技术指南。我们致力于构建一个坚实的基础,涵盖现代电子系统的核心概念、主流的微控制器架构、关键的传感与执行技术,以及系统级的软件开发方法论。全书聚焦于如何理解、设计和实现复杂的嵌入式应用,强调理论的严谨性与工程实践的有效性。 第一部分:电子系统基础与信号处理 本部分将系统回顾和深化读者对基础电子学原理的理解,并在此基础上引入数字信号处理的核心概念。 1. 模拟电子学与器件原理: 我们将从半导体物理基础出发,详细阐述二极管、晶体管(BJT和MOSFET)的工作原理、基本放大电路的配置(共射、共基、共源等),以及运算放大器(Op-Amp)的理想模型与非理想特性。重点分析反馈机制在放大器设计中的作用,并介绍功率放大器的设计考量,如效率和散热管理。此外,还将探讨线性稳压器和开关电源(Buck/Boost)的基本拓扑及其在电源完整性中的关键作用。 2. 数字逻辑与电路设计: 本章深入讲解布尔代数、逻辑门(TTL与CMOS技术)、组合逻辑电路(如译码器、多路复用器)和时序逻辑电路(如触发器、寄存器、计数器)的设计与分析。我们将引入硬件描述语言(如VHDL或Verilog的入门概念),展示如何使用高级语言对数字系统进行建模和仿真,为后续的FPGA或复杂ASIC设计打下基础。 3. 信号采集与处理基础: 面对来自现实世界的连续信号,本部分详细介绍了模数转换(ADC)和数模转换(DAC)的过程。涵盖采样定理、量化误差、噪声抑制技术。继而深入探讨数字信号处理(DSP)的初步概念,包括有限脉冲响应(FIR)和无限脉冲响应(I2F)滤波器的设计,傅里叶变换(DFT/FFT)在频域分析中的应用,这些技术是现代传感器数据预处理的关键。 第二部分:微控制器架构与高级编程 本部分聚焦于现代嵌入式系统的核心——微控制器(MCU)的内部结构、指令集以及高效的软件开发技术,重点关注基于ARM Cortex-M系列架构的通用原理。 1. 微控制器核心架构解析: 深入剖析RISC和CISC架构的差异,并详尽分析主流的32位MCU(如Cortex-M系列)的流水线、中断机制、存储器保护单元(MPU)和总线结构(如AHB/APB)。讲解寄存器组、堆栈、堆的内存管理方式,以及如何通过精确控制这些底层资源来优化性能和代码密度。 2. 嵌入式C/C++编程技术: 超越基础语法,本章侧重于嵌入式环境下的高级编程技巧。内容包括易失性(volatile)、内联汇编的使用、位操作的高效实现、以及结构体对齐和内存布局的精细控制。我们将探讨面向对象的嵌入式软件设计原则,如面向资源编程(OOP on Embedded)的挑战与对策,并介绍资源受限环境下的数据结构优化方案。 3. 中断系统与实时性保证: 中断是嵌入式系统对外部事件响应的生命线。本章详细阐述向量表、中断优先级配置(嵌套中断)、以及中断服务程序(ISR)的编写规范,强调ISR应保持简短和高效的原则。我们还将引入实时操作系统(RTOS)的调度策略(如固定优先级、轮转法),并分析任务间通信(IPC)机制,如信号量、互斥锁和消息队列,以确保系统调度的确定性和可预测性。 第三部分:传感器、执行器与接口技术 现代嵌入式系统通过与物理世界的交互来实现其功能。本部分系统地介绍了多种关键的传感与驱动技术及其接口协议。 1. 传感器原理与数据采集: 广泛介绍温度、压力、湿度、光照、惯性测量单元(IMU)等主流传感器的物理效应和转换模型。重点分析传感器的非线性、漂移和噪声特性,以及如何通过软件算法(如卡尔曼滤波器的基本形式)进行误差补偿和数据平滑。讨论传感器接口的匹配与驱动电路设计。 2. 通信协议栈详解: 本章全面解析嵌入式系统中最常用的串行通信协议。 异步通信: UART/USART的波特率计算、奇偶校验、流控制。 同步通信: SPI(主从模式、时钟极性与相位配置)和I2C(多主控、地址仲裁、时钟拉伸)的深入应用与时序分析。 现场总线技术: 介绍CAN(控制器局域网)在分布式控制系统中的帧结构、错误检测机制及其在汽车电子和工业自动化中的地位。 3. 驱动与控制技术: 探讨如何精确控制机电组件。详细介绍脉宽调制(PWM)在电机速度控制中的应用,以及H桥电路在直流电机正反转控制中的作用。对于步进电机和伺服电机,我们将讲解其驱动电流的时序和闭环控制的基本概念,包括如何利用编码器(Encoder)进行位置反馈。 第四部分:系统集成、调试与可靠性工程 最后一部分将视角提升到整个系统的层面,讨论如何将前述模块高效地集成、可靠地运行,并进行专业的测试与验证。 1. 固件调试与故障诊断: 强调嵌入式系统调试的特殊性。介绍硬件调试工具(如JTAG/SWD接口、逻辑分析仪)的使用方法,如何设置断点、观察寄存器和内存内容。分析常见的系统崩溃原因,如看门狗(Watchdog)超时、栈溢出、总线错误,并提供系统化的排查流程。 2. 嵌入式系统的电源管理与EMC: 电源设计是系统可靠性的基石。讨论低功耗模式(睡眠、待机)的实现,以及如何优化系统启动和关机顺序。同时,介绍电磁兼容性(EMC)的基本原理,包括PCB布局对辐射和抗干扰能力的影响,如地平面设计、去耦电容的选择与放置策略。 3. 嵌入式操作系统的选型与移植: 对比裸机编程与RTOS的优缺点。详细解析一个轻量级RTOS(如FreeRTOS或μC/OS的内核机制),包括任务上下文切换、中断延迟分析。为读者提供一个标准化的RTOS移植框架,指导如何将操作系统内核移植到特定的硬件平台上,并实现关键驱动程序的集成。 --- 本书力求通过大量精确的电路图、时序图和代码示例,将复杂的概念具象化,确保读者不仅理解“是什么”,更能掌握“如何做”。最终目标是培养读者具备独立分析、设计和实现复杂嵌入式硬件与软件系统的工程能力。

著者信息

图书目录

第1 章 简介
1-1 RFID 发展缘由
1-2 自动辨识系统的发展过程
1-2-1 条码辨识系统
1-2-2 光学文字辨识系统
1-2-3 智慧卡
1-2-4 RFID 系统
1-3 RFID 系统应用实例介绍
1-3-1 图书馆借书管理系统
1-3-2 大众运输票证系统
1-4 动物植入晶片
1-5 RFID 系统发展所要克服的问题

第2 章 RFID 系统组成元件介绍
2-1 RFID 系统组成架构
2-2 RFID 系统之基本工作原理
2-3 RFID 读取器
2-3-1 RFID 读取器之种类
2-4 天线
2-4-1 天线的构造及基本原理
2-4-2 天线的种类
2-4-3 影响天线传送接收信号的因素
2-5 电子标签
2-5-1 电子标签的种类
2-5-2 电子标签的型式
2-6 电脑系统

第3 章 RFID 的工作频率范围及标准组织介绍
3-1 概述
3-2 RFID 系统使用的频率范围
3-3 电感耦合型RFID 系统使用的频段
3-4 RFID 的标准组织及发展单位

第4 章 RFID 信号的编码、调变、解调与解码
4-1 读取器与电子标签的通信系统
4-2 RFID 系统的传送与接收
4-3 编码的目的
4-4 调变的目的
4-5 解调的目的
4-6 解码的目的
4-7 RFID 的编码方式
4-8 RFID 的调变方式
4-9 RFID 的解码
4-10 RFID 的解调

第5 章 RFID 资料的错误侦测及防止碰撞
5-1 RFID 资料的错误侦测
5-1-1 同位元检查法
5-1-2 纵向冗余检查法
5-1-3 循环冗余检查法(CRC)
5-2 RFID 的防止碰撞
5-2-1 RFID 系统的操作原理
5-2-2 RFID 系统通讯的干扰
5-2-3 何谓碰撞
5-2-4 何谓电子标签的碰撞
5-3 RFID 电子标签防止碰撞的方法
5-3-1 空间分割多重存取
5-3-2 频率分割多重存取
5-3-3 时间分割多重存取
5-3-4 编码分割多重存取
5-4 读取器的碰撞

第6 章 RFID 基本操作方法及工作原理
6-1 壹位元电子标签
6-1-1 EAS 壹位元电子标签系统
6-1-2 壹位元射频系统之工作原理
6-1-3 壹位元微波系统的工作原理
6-1-4 壹位元分频系统的工作原理
6-1-5 壹位元电磁系统之工作原理
6-1-6 壹位元声磁系统的工作原理
6-2 n 位元电子标签
6-2-1 n 位元电子标签系统资料传输的方式
6-3 n 位元电子标签系统的种类
6-4 全双工与半双工系统
6-4-1 电感耦合型系统
6-4-2 电磁反向散射型系统
6-4-3 近耦合型系统
6-4-4 电耦合型系统
6-5 序列程序传输系统
6-5-1 电感耦合系统
6-5-2 表面声波电子标签

第7 章 RFID 电子标签的构造及工作原理
7-1 RFID 电子标签的种类
7-2 应用物理效应操作原理的电子标签
7-2-1 壹位元电子标签
7-2-2 表面声波电子标签
7-3 应用微晶片电路操作原理的电子标签
7-3-1 只具有记忆体功能的电子标签
7-4 具有微处理机的电子标签
7-5 双界面电子标签
7-6 特殊用途的电子标签
7-7 电子标签使用记忆体的种类
7-8 电子标签序号的组成架构
7-8-1 ISO15693 电子标签
7-8-2 ISO14443 电子标签
7-9 电子标签的记忆体组成架构
7-9-1 ISO14443 电子标签
7-9-2 ISO15693 电子标签

第8 章 RFID 读取器的基本构造及工作原理
8-1 RFID 读取器的基本构造
8-1-1 天线的功能
8-1-2 高频界面的功能
8-1-3 控制单元的功能
8-2 RFID 读取器的传输原理
8-3 HF 高频读取器
8-4 微波读取器

第9 章 RFID 资料的安全机制
9-1 概述
9-1-1 相互的鑑别
9-1-2 资料的加解密
9-2 RFID 读取器与电子标签相互鑑别的工作原理
9-2-1 相互对称鑑别法的工作原理
9-2-2 推导金钥鑑别法的工作原理
9-3 RFID 资料传输採用的加密方法
9-3-1 连续密文加密的工作原理

第10 章 NFC 简介
10-1 何谓NFC
10-2 NFC 系统的组成
10-3 NFC 的操作模式
10-4 RFID 与NFC 的比较
10-5 NFC 的标准
10-6 支援NFC 的电子标签
10-7 NFC 的应用
10-8 NFC 实际应用范例介绍
10-9 NFC 手机的架构

第11 章 RFID 技术标准规范介绍
11-1 概述
11-2 使用于动物辨识的标准
10-2-1 资料编码架构-ISO 11784
10-2-2 技术规范-ISO 11785
11-3 高阶电子标签的标准-ISO 14223
11-4 接触型智慧卡与非接触型智慧卡使用的标准
11-4-1 接触型智慧卡
11-4-2 非接触型智慧卡(RFID 电子标签
11-4-3 非接触型智慧卡之标准
11-5 物品管理的标准
11-6 其他应用的标准
11-7 RFID 使用频段的规范

第12 章 RFID 系统应用实例介绍
12-1 RFID 系统设计的基本方法
12-2 系统设计时考虑的因素
12-3 系统设计的步骤
12-4 RFID 应用于母亲与新生儿之医疗照护系统
12-4-1 硬体架构及系统配置图
12-4-2 系统功能
12-5 RFID 应用于汽车之制造及保修系统
12-5-1 RFID 应用于汽车之制造管理系统
12-5-2 RFID 应用于汽车之保修管理系统
12-6 RFID 应用于汽车保修管理系统之设计范例
12-6-1 系统架构及功能
12-6-2 系统功能流程图
12-6-3 开发环境之建置
12-6-4 系统程式设计开发方法
12-6-5 系统实作功能画面
12-7 RFID 应用于食品产销履历查询系统之设计与实作
12-7-1 开发环境之建置
12-7-2 系统架构及功能
12-7-3 系统程式设计开发方法
12-7-4 系统操作流程
12-7-5 系统实做功能画面
12-8 应用NFC 技术于农产品产销履历查询系统之设计与实作
12-8-1 开发环境之建置
12-8-2 系统架构及功能
12-8-3 系统程式设计开发方法
12-8-4 系统实做功能画面

第13 章 应用Arduino 于RFID 系统之设计实作
13-1 Arduino 简介
13-1-1 什么是Arduino?
13-1-2 Arduino 的使用者
13-1-3 Arduino 所使用的程式设计语言
13-1-4 Arduino 开发板可在何处购买
13-1-5 Arduino UNO 硬体规格介绍
13-2 Arduino IDE 开发环境的建置及程式的执行
13-2-1 Arduino IDE 开发环境的建置
13-2-2 Arduino UNO 控制板的测试
13-2-3 程式除错的方法
13-2-4 实作练习
13-3 读取电子标签卡号程式设计
13-3-1 MFRC522-AN RFID 读取器模组介绍
13-3-2 准备工作
13-3-3 读取电子标签卡号程式设计
13-3-4 实作结果
13-4 RFID 门禁管理系统之设计
13-4-1 概述
13-4-2 程式设计方法
13-4-3 实作结果

第14 章 应用Visual Basic 于RFID 系统之设计实作
14-1 基本原理
14-2 Visual Basic 与Arduino 传送与接收资料之程式设计
14-2-1 程式设计方法
14-2-2 Arduino 之程式设计
14-2-3 Visual Basic 之程式设计
14-2-4 执行结果画面
14-3 应用Visual Basic 于RFID 门禁管理系统之设计
14-3-1 程式设计方式
14-3-2 Arduino 之程式设计
14-3-3 Visual Basic 之程式设计
14-3-4 程式执行结果画面

图书序言

图书试读

用户评价

评分

哇,這本書真是太棒了!身為一個對物聯網和自動化一直很好奇的電子科系學生,我一直在尋找一本能夠從基礎到實作都涵蓋的入門書籍。市面上關於 RFID 的資料確實不少,但很多都停留在理論,不然就是程式碼寫得讓人眼花撩亂,完全不知從何下手。這本《RFID原理與應用-含Arduino實作(第三版)》真的幫了我一個大忙! 一開始,我對 RFID 的認識只是一個「感應卡」,但翻開這本書,才發現原來它背後有這麼多學問。從電磁感應、無線射頻的傳輸原理,到各種不同頻段的 RFID 系統,書中都用非常淺顯易懂的方式解釋,即使是沒有接觸過 RF 領域的讀者,也能輕鬆理解。最讓我驚豔的是,它還很詳細地介紹了各種 RFID 標籤和讀寫器的種類,以及它們各自的應用場景,讓我對這個技術有了更全面的認識。例如,書中提到的 ISO 標準,讓我了解原來不同規格的 RFID 竟然不能隨意混用,這點非常實用。而且,它還花了相當篇幅說明了 RFID 在物流、門禁、身份識別等方面的實際應用案例,讓我對這個技術的潛力有了更深刻的體會,也激發了我許多想自己動手做的靈感。

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老實說,我一開始對 RFID 的概念其實有點模糊,總覺得它跟 NFC 好像差不多,但又不知道確切的差別在哪裡。直到我翻開了這本《RFID原理與應用-含Arduino實作(第三版)》,才真正地豁然開朗!這本書的編排方式真的非常棒,它不是一味地堆砌理論,而是用一種循序漸進、由淺入深的方式,帶領讀者一步步認識 RFID 的世界。 從最基本的電磁感應原理,到各種不同頻段 RFID 的特性與應用,書中都做了非常詳盡的介紹,而且用了許多貼近生活的例子來解釋,讓原本聽起來很艱澀的理論,變得生動有趣。我尤其欣賞它在探討 RFID 系統架構的部分,詳細解釋了標籤、讀寫器、以及後端的資訊處理系統之間的互動關係,這讓我對整個 RFID 的運作流程有了非常清晰的圖像。更重要的是,它還很深入地探討了 RFID 在各行各業的實際應用,像是智慧物流、食品溯源、甚至是如何應用在智慧醫療上,這些都讓我大開眼界,也對 RFID 技術的普及性與重要性有了更深的認識。書中對於標準的講解也十分到位,讓我能區分不同規格的 RFID 標籤和讀寫器,在選擇和應用時能更有依據。

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這本《RFID原理與應用-含Arduino實作(第三版)》完全超乎我的預期!我平常就對電子學和程式設計很有興趣,也一直想找一本能夠將理論和實作緊密結合的書,而這本書的出現,簡直是為我量身打造的。市面上的 RFID 書籍很多,但要找到一本像這樣,不僅講解原理透徹,同時又能提供完整 Arduino 實作範例的,真的不容易。 書中對於 RFID 的原理講解非常深入,從電磁波的傳輸原理、天線的設計,到各種調變和解調技術,都解釋得非常清楚。我特別喜歡它對於不同 RFID 標準的介紹,例如 ISO 14443、ISO 15693 等,以及它們各自的優缺點和適用場景,這讓我對 RFID 技術的多元性有了更深的認識。但最讓我感動的是,它在 Arduino 實作的部分,提供了非常豐富的範例,從基礎的讀取卡片 UID,到進階的資料讀寫、應用在門禁系統、甚至是用來製作一個簡單的點名系統,書中都提供了詳細的程式碼和硬體接線圖。我跟著書中的教學,一步步完成了好幾個專案,這種從理論到實踐的學習過程,讓我對 RFID 的掌握度大大提升,也累積了不少寶貴的實作經驗。書中對於安全性的探討,以及未來趨勢的預測,也讓我對 RFID 技術有了更長遠的視野。

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我真的很高興能找到這本《RFID原理與應用-含Arduino實作(第三版)》!身為一個對新技術充滿熱情,但又希望能夠透過實際操作來驗證理論的創客,我一直覺得市面上很多關於 RFID 的書籍,不是理論過於艱澀,就是實作部分過於簡略,讓初學者望而卻步。但這本書不一樣,它完美地結合了理論知識與 Arduino 實作,讓我能夠一步一步地建立起對 RFID 的理解。 最讓我印象深刻的是,它不只講解了 RFID 的基本原理,像是電磁感應、天線設計、調變解調等,還深入探討了不同 RFID 標準的差異,以及它們在不同應用中的優勢。更重要的是,書中的 Arduino 實作單元設計得非常完善,從硬體連接、程式碼撰寫,到最終的應用展示,都提供了清晰的步驟和詳細的說明。我跟著書中的指示,成功地搭建了一個簡單的 RFID 讀取系統,並能將讀取到的 UID 顯示在螢幕上,這種親手完成專案的成就感,真的是無與倫比!書中還提供了許多進階的應用範例,像是製作一個基本的門禁系統,或是實現一個物品追蹤的功能,這些都讓我覺得 RFID 的應用範圍比我原先想像的還要廣闊,也讓我對未來的學習方向有了更明確的目標。

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這本《RFID原理與應用-含Arduino實作(第三版)》根本就是我近期學習路上的一盞明燈!我一直對 Arduino 這個平台很感興趣,也想利用它來做一些比較「智慧」的東西,而 RFID 技術恰好是我覺得非常具有潛力的應用方向。市面上關於 RFID 的書很多,但很多都只停留在理論層面,要嘛就是寫得太專業,我一個非本科系的人根本看不懂;要嘛就是實作部分超級陽春,看了等於沒看。 但這本真的很不一樣,它循序漸進地講解了 RFID 的核心原理,從最基礎的電磁波傳輸,到標籤和讀寫器的溝通方式,都說得非常清楚,讓我這個新手也能慢慢理解。重點是,它後面搭配的 Arduino 實作部分,根本就是佛心來的!書中不僅提供了非常詳細的電路連接圖,連程式碼都給得完整,而且還有很多不同難度的範例,從最簡單的讀取標籤 UID,到比較進階的資料儲存和通訊,我都跟著書中的步驟一一完成了。最讓我感到驚喜的是,它還介紹了一些實際應用,像是如何利用 RFID 來做一個簡易的圖書館借閱系統,或是如何設計一個自動化的倉儲管理系統,這些都讓我看到 RFID 的無限可能,也讓我對如何將這些技術應用到我自己的專案上,有了更具體的想法。

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