物聯網識別技術（簡體書）

本書主要介紹常用的物聯網識別技術，並利用這些技術進行應用開發。全書先進行理論學習，深入淺出地介紹物聯網識別技術的原理和標準；然後進行實踐案例的開發，這些案例貼近社會和生活的開發場景，包括詳細的軟/硬件設計和功能實現過程；最後進行總結拓展，將理論學習和開發實踐結合起來。書中的每個案例均附有完整的源代碼，讀者可以在源代碼的基礎上快速地進行二次開發。

廖建尚，男，副教授，畢業于廣東工業大學通信與信息系統專業，碩士，現任職於廣東交通職業技術學院，長期從事物聯網技術的開發和教學工作。

近年來，物聯網、移動互聯網、大數據和雲計算的迅猛發展，漸漸改變了社會的生產方式，大大提高了生產效率和社會生產力。工業和信息化部《物聯網發展規劃（2016―2020年）》總結了“十二五”規劃中物聯網發展所獲得的成就，並提出了“十三五”面臨的形勢，明確了物聯網的發展思路和目標，提出了物聯網發展的6大任務，分別是強化產業生態佈局、完善技術創新體系、推動物聯網規模應用、構建完善標準體系、完善公共服務體系、提升安全保障能力；提出了4大關鍵技術，分別是傳感器技術、體系架構共性技術、操作系統和物聯網與移動互聯網、大數據融合關鍵技術；提出了6大重點領域應用示範工程，分別是智能製造、智慧農業、智能家居、智能交通和車聯網、智慧醫療和健康養老，以及智慧節能環保；指出要健全多層次多類型的物聯網人才培養和服務體系，支持高校、科研院所加強跨學科交叉整合，加強物聯網學科建設，培養物聯網複合型專業人才。該發展規劃為物聯網發展指出了一條鮮明的道路，這表明了我國在推動物聯網應用方面的堅定決心，相信物聯網規模會越來越大。
本書結合CC2530處理器構建的物聯網識別開發平臺，詳細闡述物聯網識別技術，提出了案例式和任務式驅動的開發方法，旨在大力推動物聯網人才的培養。
物聯網識別技術有很多，如光學字符識別技術、低頻RFID技術、高頻RFID技術、超高頻RFID技術、微波RFID技術、NFC和CPU卡片技術。本書將詳細地介紹常見的物聯網識別技術，首先介紹這些識別技術的理論知識點，然後附有一到兩個貼近社會和生活的開發案例，每個案例均有詳細的軟/硬件設計、功能實現過程及完整的開發代碼，最後進行總結拓展。
本書詳細介紹常用的物聯網識別技術。全書先介紹物聯網識別技術的理論知識點，針對每個知識點都給出了一到兩個開發案例，採用案例的形式由淺入深地介紹各種物聯網識別技術，每個案例均有完整的理論知識、詳細的開發過程，並給出了完整的源代碼，讀者可在源代碼的基礎上快速地進行二次開發，能方便地將這些案例轉化為各種比賽和創新創業的案例，不僅可為高等院校相關專業師生提供教學案例，也可供工程技術和科研人員參考。
第1章引導讀者初步認識物聯網和物聯網識別技術，瞭解物聯網的概念和基本特徵，學習物聯網感知層和常用的識別技術，如指紋識別技術、人臉識別技術、語音識別技術、一維碼識別技術、二維碼識別技術和射頻識別（RFID）技術，並學習RFID系統的結構和開發平臺。
第2章介紹光學字符識別技術及應用，主要介紹條碼編碼與原理、商品條碼原理及應用、二維碼編碼與識別，並結合二維碼知識進行移動支付二維碼應用案例的開發。
第3章介紹低頻RFID識別技術及應用，重點介紹低頻RFID的通信原理，包括閱讀器工作原理、標簽工作原理、工作工程和協議標準，並介紹常用的閱讀器和ID卡，通過綜合應用開發完成考勤系統的設計與實現，並對本章的知識點進行歸納總結。
第4章介紹高頻RFID識別技術及應用，先結合高頻RFID介紹非接觸式IC卡原理，包括高頻RFID通信原理、協議標準、通信流程、防衝突等，分析ISO/IEC 14443兩種協議及識別IC卡的應用開發，通過綜合應用開發完成卡錢包設計與實現，以及公交卡設計與實現兩個案例的開發，並對本章的知識點進行歸納總結。
第5章介紹超高頻RFID識別技術及應用，介紹超高頻RFID技術的通信原理、標簽結構、常用的閱讀器和超高頻RFID標簽，並完成超高頻系統的開發實踐，通過綜合應用開發完成超高頻RFID卡錢包的設計與實現，以及城市ETC系統應用的開發，並對本章的知識點進行歸納總結。
第6章介紹微波RFID識別技術及應用，主要介紹微波2.4 GHz RFID工作原理和協議標準，並進行微波RFID系統的應用開發，通過綜合應用開發完成2.4 GHz有源RFID倉儲系統的應用與開發，並對本章的知識點進行歸納總結。
第7章介紹其他RFID識別技術及應用，詳細介紹NFC工作原理、通信模式、操作模式和協議標準、結合NFC技術實現NFC電子名片的應用開發，以CPU卡的工作原理、片內操作系統和常用的CPU卡片實現CPU卡電子消費的應用開發，並對本章的知識點進行歸納總結。
本書的特色如下。
（1）理論知識和案例實踐相結合。將常用的物聯網識別技術和生活中的實際案例結合起來，邊學習理論知識邊進行開發，從而幫助讀者快速掌握物聯網識別技術。
（2）案例開發。拋去傳統的理論學習方法，通過生動的案例將理論與實踐結合起來，同時進行理論學習和開發實踐，快速入門，由淺入深地掌握常見的物聯網識別技術。
（3）提供綜合性項目。綜合性項目為讀者提供軟/硬件系統的開發方法，包括需求分析、項目架構、軟/硬件設計等方法。讀者可在提供的案例基礎上快速進行二次開發。
在本書的編寫過程中，我們借鑒和參考了國內外專家、學者、技術人員的相關研究成果，並盡可能按學術規範予以說明，但難免會有疏漏之處，在此向相關作者表示深深的敬意和謝意，如有疏漏，請及時通過出版社與我們聯繫。
本書得到了廣東省自然科學基金項目（2018A030313195）、廣東省高校省級重大科研項目（2017GKTSCX021）、廣東省科技計劃項目（2017ZC0358）、廣州市科技計劃項目（201804010262）、廣東交通職業技術學院重點科研項目（2017-1-001）和廣東省高等職業教育品牌專業建設項目（2016GZPP044）的資助。感謝中智訊（武漢）科技有限公司在本書編寫過程中提供的幫助，特別感謝電子工業出版社的編輯在本書出版過程中給予的大力支持。
由於本書涉及的知識面廣，時間倉促，限於作者的水平和經驗，疏漏之處在所難免，懇請廣大專家和讀者批評指正。

作 者
2019年1月

第1章 物聯網與識別技術 1
1.1 物聯網識別技術 2
1.1.1 物聯網的概念與基本特徵 2
1.1.2 物聯網感知層與識別技術 3
1.1.3 物聯網識別技術 3
1.1.4 小結 8
1.1.5 思考與拓展 8
1.2 射頻識別（RFID）系統及物聯網識別開發平臺 8
1.2.1 射頻識別（RFID）系統的架構、功能及通信原理 9
1.2.2 開發平臺 15
1.2.3 小結 16
1.2.4 思考與拓展 16
第2章 光學字符識別技術及應用 19
2.1 條碼編碼與原理 19
2.1.1 條碼 20
2.1.2 開發實踐：條碼識別 24
2.1.3 小結 26
2.1.4 思考與拓展 26
2.2 商品條碼原理及應用 27
2.2.1 商品條碼 27
2.2.2 開發實踐：商品條碼識別 33
2.2.3 小結 35
2.2.4 思考與拓展 35
2.3 二維碼的編碼與識別 35
2.3.1 二維碼 36
2.3.2 開發實踐：二維碼的識別 56
2.3.3 小結 58
2.3.4 思考與拓展 59
2.4 二維碼在移動支付中的應用 59
2.4.1 二維碼支付和QR碼的製作 59
2.4.2 掩模圖形及其評價 66
2.4.3 二維碼編解碼庫接口 68
2.4.4 開發實踐：二維碼支付 70
2.4.5 小結 72
2.4.6 思考與拓展 72
第3章 低頻RFID技術應用 73
3.1 ID卡原理與識別 74
3.1.1 低頻RFID系統 75
3.1.2 開發實踐：ID卡識別 82
3.1.3 小結 87
3.1.4 思考與拓展 87
3.2 低頻RFID技術應用開發 87
3.2.1 考勤門禁 87
3.2.2 開發實踐：考勤系統的設計 88
3.2.3 小結 118
3.2.4 思考與拓展 118
第4章 高頻RFID技術應用 119
4.1 非接觸式IC卡原理 119
4.1.1 高頻RFID系統 120
4.1.2 開發實踐：識別IC卡 133
4.1.3 小結 144
4.1.4 思考與拓展 144
4.2 高頻RFID系統與卡錢包 144
4.2.1 原理學習 144
4.2.2 開發實踐：卡錢包開發 147
4.2.3 小結 152
4.2.4 思考與拓展 153
4.3 公交非接觸式IC卡的應用開發 153
4.3.1 高頻RFID系統 153
4.3.2 開發實踐：嵌入式公交IC卡系統的設計 155
4.3.3 小結 171
4.3.4 思考與拓展 171
第5章 超高頻RFID技術應用 173
5.1 超高頻RFID系統 173
5.1.1 超高頻RFID系統的概述、通信原理及組成 173
5.1.2 開發實踐：超高頻RFID系統標簽的讀寫 181
5.1.3 小結 192
5.1.4 思考與拓展 193
5.2 超高頻RFID系統與卡錢包開發 193
5.2.1 原理學習 193
5.2.2 開發實踐：超高頻RFID卡錢包設計 199
5.2.3 小結 202
5.2.4 思考與拓展 202
5.3 ETC不停車收費系統的應用開發 203
5.3.1 原理學習 203
5.3.2 開發實踐：ETC不停車收費系統 205
5.3.3 小結 218
5.3.4 思考與拓展 218
第6章 微波RFID技術應用 219
6.1 微波2.4 GHz RFID系統的開發 219
6.1.1 微波RFID系統 220
6.1.2 開發實踐：2.4 GHz RFID系統 223
6.1.3 小結 246
6.1.4 思考與拓展 246
6.2 2.4 GHz有源RFID倉儲系統的應用與開發 246
6.2.1 原理學習 246
6.2.2 開發實踐：2.4 GHz有源RFID倉儲系統 247
6.2.3 小結 262
6.2.4 思考與拓展 262
第7章 其他RFID技術應用開發 263
7.1 NFC原理與應用 263
7.1.1 NFC技術 264
7.1.2 開發實踐：基於PN544實現NFC功能 271
7.1.3 小結 275
7.1.4 思考與拓展 275
7.2 NFC電子名片的應用 275
7.2.1 原理學習 275
7.2.2 開發實踐：NFC電子名片 280
7.2.3 小結 283
7.2.4 思考與拓展 283
7.3 CPU卡的原理與實現 283
7.3.1 CPU卡 284
7.3.2 開發實踐：使用FM1208M01卡對CPU卡進行讀寫 292
7.3.3 小結 303
7.3.4 思考與拓展 303
7.4 CPU卡電子消費應用 304
7.4.1 原理學習 304
7.4.2 開發實踐：使用CPU卡實現電子消費卡系統 317
7.4.3 小結 334
7.4.4 思考與拓展 335
參考文獻 336