پروژه سیستم RFID مایفر

توضیحات پروژه سیستم RFID مایفر،‌ من در این پروژه به طراحی وساخت یک سیستم RFID از نوع مایفر که موجود در بازار می‌باشد، پرداختم. برای بخش میکروپروسسوری این پروژه از میکرو کنترلر استفاده شده است و همچنین از کارت‌های مایفر A , S50 که دارای ۱k حافظه داخلی می‌باشند به عنوان تگ مورد استفاده قرار گرفته اند.

من این پروژه را در چهار فصل تهیه کرده ام که در فصل اول به توضیح مسائل کلی و انواع و اقسام این گونه سیستم‌ها و همچنین کاربرد‌های این سیستم پرداخته، در فصل دوم به سخت افزارهای استفاده شده در این پروژه و مشخصات فنی هر سخت افزار و چگونگی کارکرد هر کدام و تشریح نقشه فنی سیستم می‌پردازم‌. در فصل سوم نیز به توضیح برنامه نوشته شده در قسمت میکروکنترلر سیستم که مرکز فرماندهی سیستم را تشکیل می‌دهد پرداخته‌ام. در فصل آخر به طور مخصر پروژه را مورد بررسی قرار داده و نتایج و برخی کاربردهای آن را ارائه خواهم کرد.

امروزه ضرورت شناسایی خودکار عناصر و جمع آوری داده مرتبط به آنان بدون نیاز به دخالت انسان جهت ورود اطلاعات در بسیاری از عرصه های صنعتی، علمی، خدماتی و اجتماعی احساس می‌شود. در پاسخ به این نیاز تاکنون فناوری‌های متعددی طراحی و پیاده سازی شده است.
به مجموعه‌ای از  فناوری‌ها که از آنان برای شناسایی اشیاء، انسان و حیوانات توسط ماشین استفاده می‌گردد، شناسایی خودکار و یا به اختصار Auto ID  گفته می‌شود.  هدف اکثر سیستم‌های شناسایی خودکار، افزایش کارآیی‌، کاهش خطا ورود اطلاعات و آزاد سازی زمان کارکنان برای انجام کارهای مهمتر نظیر سرویس‌دهی بهتر به مشتریان است.
تاکنون فناوری‌های مختلفی به منظور شناسایی خودکار طراحی و پیاده سازی شده است.  کدهای میله‌ای، کارت های هوشمند، تشخیص صدا، برخی فناوری های بیومتریک، OCR optical character recognition  و RFID radio frequency identification   نمونه‌هایی در این زمینه می‌باشند. در اینجاست که RFID نقش خود را به عنوان یک تکنولوژی جدید ولی ضروری برای جوامع امروز پیدا می‌کند. از این رو بهبود و پیشرفت این تکنولوژی یک امر ضروری به نظر می‌رسد RFID با استفاده از ارتباطات مبتنی بر فرکانس‌های رادیویی امکان شناسایی خودکار، ردیابی و مدیریت اشیاء، انسان و حیوانات را فراهم می‌نماید. عملکرد RFID وابسته به دو دستگاه تگ و  کدخوان است که جهت برقراری ارتباط بین یکدیگر از امواج رادیویی استفاده می‌نمایند.

به مجموعه‌ای از فناوری‌ها که در آنان برای شناسایی خودکار افراد و اشیاء از امواج رادیویی استفاده می‌گردد، RFID گفته می‌شود.  از روش های مختلفی برای شناسایی افراد و اشیاء استفاده می‌شود. ذخیره شماره سریال متناسب به یک فرد و یا شی درون یک ریزتراشه که به آن یک آنتن متصل شده است، یکی از متداولترین روش های شناسایی خودکار است.
به تلفیق تراشه و آنتن، تگ RFID و یا  فرستنده خودکار  RFID گفته می‌شود. تراشه به کمک آنتن تعبیه شده، اطلاعات لازم جهت شناسایی آیتم مورد نظر را برای یک کدخوان ارسال می‌نماید. کدخوان امواج رادیویی برگردانده شده از تگ RFID را به اطلاعات دیجیتال تبدیل می‌نماید تا در ادامه، امکان ارسال داده برای کامپیوتر و پردازش آن فراهم گردد.

RFID یک تکنولوژی مهم جهت شناسایی اشیاء، جمع آوری داده و مدیریت اشیاء را ارائه می‌نماید. تکنولوژی فوق مشتمل بر مجموعه‌ای از فناوری‌های حامل داده و محصولاتی است که به مبادله داده بین حامل و یک سیستم مدیریت اطلاعات از طریق یک لینک فرکانس رادیویی کمک می‌نماید.  تگ های RFID با استفاده از یک فرکانس و بر اساس نیاز سیستم ( محدوده خواندن و محیط )، پیاده سازی می‌گردند. تگ‌ها به صورت فعال ( به همراه یک باطری ) و یا غیرفعال ( بدون باطری ) پیاده سازی می‌شوند. تگ‌های غیرفعال، توان لازم جهت انجام عملیات را از میدان تولید شده توسط کدخوان می‌گیرند.
کدخوان RFID ، معمولا به یک کامپیوتر متصل می‌شود و دارای نقشی مشابه با یک اسکنر کد میله‌ای است. مسئولیت برقراری ارتباط لازم بین سیستم اطلاعاتی و تگ های RFID برعهده کدخوان RFID است.

از محدودیت های این سیستم می‌توان به این موضوع اشاره کرد که به دلیل تازگی این تکنولوژی یک مقدار گران تلقی می‌شود و همچنین اینکه در کشور فقط تعداد و انواع محدودی از قطعات این تکنولوژی وجود دارد و به گونه‌ای دست طراح را در طراحی هر گونه مداری باز نگذاشته است. غیر از این مشکل , محدودیت و معایب دیگری نیز وجود دارد که در زیر به برخی از آنها می‌پردازم.

تداخل: به دو صورت اتفاق میافتد:

• تداخل Reader‌ها: زمانی اتفاق می‌افتد که سیگنالهای ارسال شده از چند دستگاه Reader تداخل پیدا می‌کنند.
• تداخل tag‌ها: زمانی اتفاق می‌افتد که تعداد tag‌های بسیار زیادی در فضای کوچکی وجود داشته باشند.

مسئله ایمنی: اکثر tag‌های RFID حتی پس از خرید و خروج از فروشگاه فعال هستند. در نتیجه اطلاعات آنها می‌تواند توسط دستگاههای Reader خوانده شود. بنابراین احتمال سرقت کالاها افزایش می‌یابد. علاوه بر این بسیاری از سازمانها به هنگام خرید مشتری اطلاعاتی را درباره مشتری (از جمله شماره Credit-card، آدرس،نام و… به tag RFID کالاها منتقل می‌کنند تا لیستی از مشخصات مشتریان خود داشته باشند، که این امر اطلاعات محرمانه مشتریان را به خطر می‌اندازد. موضوع امنیت زمانی بیشتر به چشم می‌خورد که به کاربردهای RFID در پزشکی توجه کنیم.

مشکلات اجتماعی: بر اثر پیشرفتهای اخیر تکنولوژی در بسیاری از مناطق دنیا از جمله فرانسه، نروژ و… فن‌آوری RFID برای تشخیص هویت افراد استفاده می‌شود. این امر به عقیده بسیاری از افراد نامطلوب است، زیرا شخصیت اجتماعی و انسانی آنها را زیرسوال برده و سبب می‌شود که به انسانها به چشم یک ربات نگریسته شود.

عدم وجود استانداردها: شرکتهای متعددی وجود دارند که دستگاههای RFID را تولید می‌کنند. اما قوانین و استانداردهای جهانی خاصی برای این تولید وجود ندارد. این مسئله سبب می‌شود که فن‌آ‌وری RFID طراحی شده برای یک کمپانی یا شرکت تنها در همان شرکت قابل استفاده باشد و tag‌های موجود در روی محصولات یک کمپانی (مثلا تامین کننده) ممکن است توسط کمپانی دیگر خوانده نشود که این امر مشکلات فراوانی را ایجاد می‌کند. استانداردهای موجود برای تعیین فرکانس RFID نیز در کشورهای مختلف تفاوت دارد.

تکنولوژی RFID یک تکنولوژی کلیدی برای رسیدن به هدف شبکه اشیا می‌باشد. در این حال که سیستم‌های RFID به طور فراگیری گسترش می‌یابند، زندگی روزمره ما به این تکنولوژی وابسته می‌شود. پس کارایی و قابلیت اطمینان بالا مورد نیاز است. در نتیجه مشکل تداخل تگ‌ها توجه محققان را همچنان جذب می‌کند. تا به امروز بیشتر شرکت ها برای حل این مشکل از روش های مبتنی بر TDMA استفاده کرده‌اند. اما  با توجه به طبیعت تکنولوژی TDMA، فقط یک شماره سریال تگ در یک شکاف زمانی قابل بازیابی است. پس برای بهبود سریع کارایی سیستم، مانند دیگر سیستم‌های مخابراتی مدرن‌، استفاده همزمان از دیگر روش ها مورد نیاز است. تا به امروز بیشتر مقالات بر روی یک روش خاص متمرکز شده اند. برای بهینه سازی بازدهی سیستم، تکنولوژی‌های پیشرفته تری مانند تکنولوژی بهینه سازی  cross-layer مورد نیاز است. یک سیستم RFID غیر فعال، برعکس دیگر سیستم‌های مخابراتی، یک ساختار نامتوازن بین تگ و ریدر دارد، جایی که یک تگ غیر فعال محدودیت‌های توان و قیمت دارد و بنابراین فقط توانایی انجام الگوریتم های با پیچیدگی کم را دارد. این نتایج بدست آمده سیستم های RFID غیر فعال در طراحی یک طرح ضد تداخل، یک مشکل منحصر به فرد و چالش برانگیز می‌باشد. سرانجام برای انجام پروژه‌ای مانند این رو به محصولات مایفر که برد کمی دارند آوردم و یک نمونه از کاربرد‌های آن را نشان دادم.

دانلود فایل

منبع:  میکرودیزاینرالکترونیک