嵌入式RFID于物联网的发展与应用

      挟着数量为 10 的 12 次方设备量的庞大市场商机，物联网 (Internet of Things) 无疑是嵌入式应用的机会与未来。

      物联网为人、机、物等 3 种对象的智能型整合网络，强调个别对象的识别、定位、跟踪、监控与管理。物联网重视感、知、行三要素，藉由信息采集、信息阐述、信息处理，进一步完成人与物、物与物间的智能型沟通与控制。物联网首先涉及的是自动识别技术，主要系以无线射频识别 (Radio Frequency Identification；RFID) 技术为主。RFID 具标签体积小、式样多、寿命长、安全性高等特色，其内存容量可达 128K bit，具可穿透式读写、多标签同时读写、可重复读写等非接触式电子卷标识别功能。

      AWID 执行长廖大颖表示，现行 RFID 应用系统架构多采用单一 RFID 读写器连接一至多个天线，以分时多任务方式，读写电磁波覆盖范围内的RFID 标签。由于 RFID 读写器运算能力有限，不具数据分析及储存能力，所读写的卷标信息皆由后端服务器提供服务及处理。在物联网环境下，由于所需处理的数据量与服务形态将呈指数倍增，集中式后端服务器将无法应付实时标签读写及大量计算等需求。考虑整体系统效能及稳定性，物联网宜采用以专用或特殊设计为目的之嵌入式 RFID 架构，最为可行。嵌入式 RFID 系统可直接于本地端完成复杂的卷标读写、噪声排除、错误更正、数据暂存等工作，仅将所需的格式化信息透过网络传送至服务器端处理，有效降低网络与服务器负担，大大提高物联网整体效能及稳定性。

      嵌入式 RFID 应用一般是将 RFID 读写器(模块)包含在产品或系统中，以增加该产品或系统的 RFID 读写功能，如捷运票卡感应匣门、图书馆自动化借书柜台、超市商品查询机等。在物联网的应用上，将出现许多整合温度、湿度、压力等环境参数的嵌入式 RFID 系统，如自动检测胎压及引擎温度的智能型车机系统。将 RFID 标签嵌入传感器中，可用于监测不同位置的物理或环境状况(如声音、振动、移动或污染物等)。

      廖大颖指出，嵌入式 RFID 传感器所形成的传感器网络，更可应用于智能型电表、影像监视、交通监控、家居照顾和工厂自动化等范畴。将 RFID 功能嵌入于全球定位系统 (GPS) 或其他行动装置(如手机)，可针对个别对象进行识别、定位与追踪，提供实时、在地、个性化的特殊服务与应用。在物联网中，嵌入式RFID的创新应用，商机庞大，充满无限想象空间。

      在 RFID 应用系统架构中，介于 RFID 读写器与上层应用程序间，会使用 EPCglobal ALE 所定义的中间件，提供上层应用程序对于读写器接收到卷标之内容数据，进行数据计算、数据过滤、数据聚合等工作，以减少后端服务器的运算负荷。目前市场上的 RFID 中间件，体积过于庞大，无法直接移植至嵌入式 RFID 产品或系统中。嵌入式 RFID 开发者必须依其产品设计目的及功能目标，选择或自行开发轻型且易于移植的中间件作为其系统应用。

      除了产品多功能、低功耗、微型化的要求外，嵌入式 RFID 开发者所面临的挑战来自RFID端的设计与现场应用。不同于一般数字系统设计，RFID 电路对于讯号噪声处理及组件质量要求较高。RFID 天线设计与制作，亦是嵌入式 RFID 产品或系统成败的关键之一。RFID 读写器于现场应用时可能受到其他噪声源，如日光灯、无线电话、手机等干扰，造成读写效果不佳。RFID 读写器与卷标间的通讯亦可能受到环境中多重路径影响，无法正常读写。

      廖大颖认为，由于自行培养 RFID 开发团队所费不眦，嵌入式系统开发者多选择购买现成 RFID 模块、或委外开发其产品中 RFID 功能部分。在选择 RFID 合作伙伴时，应选择产业领导品牌的产品设计，以确保该嵌入式 RFID 产品之可靠度、价性比及功率效能等成功因素。好的RFID伙伴必须能提供完善的 RFID 开发工具包，包括所有开发原型所需的软/硬件套件，并使用嵌入式系统熟悉的开发工具，如 C 或 .net。RFID 供货商应提供现成或客制化天线，以因应不同应用需求。其所提供的 RFID 读写器功能应能支持多项产业标准及专用协议，可擦写所有主流 RFID 标签，并能依据每张标签的特性，使其读写效能达到最佳。