無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shù)是利用射頻實(shí)現(xiàn)非接觸雙向通信進(jìn)行識別和數(shù)據(jù)交換的一種自動識別技術(shù)。與目前廣泛采用的條形碼技術(shù)相比,RFID具有識別距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、支持多卡識別、抗污性強(qiáng)等特點(diǎn),其中主動式RFID通常用于遠(yuǎn)距離追蹤高價(jià)值的物品，相比于無源RFID可以支持更遠(yuǎn)的傳輸距離，也更適應(yīng)較復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。主動式RFID相比于藍(lán)牙、Wi-Fi等無線通信技術(shù)而言，不只需要傳輸簡單的ID信號，還可以傳輸更多傳感器信息；主動式RFID系統(tǒng)更加簡單、功耗更低、成本也更低，在某些應(yīng)用市場中具有無法替代的優(yōu)勢，近年來受到業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。

根據(jù)物聯(lián)傳媒公布的數(shù)據(jù)顯示，近幾年我國主動式RFID整體出貨量每年大約3000萬，市場產(chǎn)值為數(shù)十億元，其最主要的應(yīng)用有校園卡、電動自行車管理、貴重資產(chǎn)管理以及其他的零散應(yīng)用，尤其校園卡應(yīng)用與電動自行車管理是有源RFID最為集中的應(yīng)用場景。根據(jù)物聯(lián)傳媒發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，在主動式RFID主要應(yīng)用領(lǐng)域中，電動自行車管理領(lǐng)域應(yīng)用占比達(dá)30%，校園卡應(yīng)用占比為25%，貴重資產(chǎn)管理領(lǐng)域應(yīng)用占比為20%。

資料來源：物聯(lián)傳媒

無線通信設(shè)備的功耗問題一直是無線產(chǎn)品發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問題。為了延長電池的使用壽命,就需要減少無線設(shè)備的功耗。早期由于主動式RFID功耗較大、電池壽命有限等因素，嚴(yán)重限制了主動式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用和普及，近年來，得益于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)與生產(chǎn)制造的進(jìn)步，在低功耗芯片取得突破，為發(fā)展小型、低功耗主動式RFID創(chuàng)造了條件。人們給出使用低功耗的工作方案,減少了不必要的喚醒,達(dá)到低功耗的目的，這種方案的工作原理是喚醒端發(fā)送低頻信號到低頻喚醒模塊，然后產(chǎn)生中斷信號或者復(fù)位信號來喚醒處于休眠狀態(tài)的終端設(shè)備，再將需要傳輸?shù)男畔⑼ㄟ^高頻信號傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)或者服務(wù)器上。

低功耗網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)落地的關(guān)鍵是如何在傳輸?shù)男畔⒘俊鬏斁嚯x、功耗和成本之間找到最佳平衡點(diǎn)，2022年9月，廣芯微電子（廣州）股份有限公司發(fā)布基于低功耗高性能MCU和射頻芯片為核心的完整解決方案，其中主動式RFID標(biāo)貼采用由125KHz低頻接收SoC芯片UM2082F08和Sub-1GHz FSK發(fā)射芯片UM2001（或2.4G收發(fā)芯片UM2052）組成的方案；125KHz低頻發(fā)射器采用低功耗的32位MCU UM3213A和驅(qū)動電路組成的低頻發(fā)射器方案；系統(tǒng)方案中的網(wǎng)關(guān)集成32位M4 MCU芯片UM3243F及多路Sub-1GHz FSK接收芯片UM2002（或2.4G收發(fā)芯片UM2052）組成。

圖一：主動式RFID系統(tǒng)框圖 此方案使用低頻125KHz通訊頻段觸發(fā)，有效觸發(fā)距離為5-10m，使用高頻433MHz頻段或者2.4GHz頻段傳輸數(shù)據(jù)，其有效通信距離為1.3km （433MHz發(fā)射）或100m（2.4GHz發(fā)射），整體方案具有智能雙向通信系統(tǒng)，無需人工干預(yù)，可以方便構(gòu)成用于校園、醫(yī)院、物流控制等場景的應(yīng)用系統(tǒng)，適用于人員及物品管理、室內(nèi)定位等應(yīng)用。

圖二：主動式RFID標(biāo)簽：UnicTag

圖三：多通道網(wǎng)關(guān)PCB

圖四：125KHz的接收靈敏度實(shí)測情況

廣芯微一直致力于低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域相應(yīng)芯片的開發(fā)，包括低功耗高性能處理器芯片和無線射頻芯片等，廣芯微研發(fā)的主動式RFID方案采用全自研芯片，其中包括：

UM2082F08：低功耗低頻喚醒SoC，內(nèi)部集成125KHz低頻ASK接收器器和低功耗8位處理器，支持三個(gè)獨(dú)立通道的信號接收及處理

UM2001：低功耗FSK/OOK發(fā)射芯片, 最高發(fā)射功率達(dá)到20dbm, 工作頻率可選315/433/868MHz

UM2002：低功耗FSK/OOK接收芯片, 最高靈敏度達(dá)到-130dbm，工作頻率可選315/433/868MHz

UM2052：2.4G收發(fā)芯片, 通信速率達(dá)到2Mbps

UM3213A: 低功耗32位處理器，集成ARM Cortex-M0+ CPU核，32MHz工作頻率，stop模式下靜態(tài)電流0.5uA，deep sleep模式下靜態(tài)電流1uA

UM3243F：低功耗高性能32位處理器，集成ARM Cortex-M4 CPU核，204MHz工作頻率，deep sleep模式下靜態(tài)電流1.5uA

此方案為主動式的RFID設(shè)計(jì)，帶有電池供電，RFID標(biāo)貼的接收工作電流僅為2.5uA左右，極大地降低了整機(jī)系統(tǒng)待機(jī)功耗，同時(shí)因?yàn)檩^高的芯片靈敏度，其低頻觸發(fā)距離提升明顯，在125KHz低頻頻段場景下的通信距離可達(dá)10m，與傳統(tǒng)的被動RFID相比, 通信距離更遠(yuǎn)，通信質(zhì)量更可靠，且對于RFID標(biāo)貼部分使用電池給低功耗MCU供電，可以完成一些相對復(fù)雜的應(yīng)用，如ADC采樣、傳感器的數(shù)據(jù)收集和數(shù)字運(yùn)算等等，達(dá)到無源的RFID無法實(shí)現(xiàn)的功能和場景。

方案中的高頻通信部分使用了433MHz無線通信,穿墻能力和繞墻能力都非常好，節(jié)點(diǎn)至網(wǎng)關(guān)的通信距離達(dá)1.3KM以上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)管理較大范圍的RFID標(biāo)簽，增強(qiáng)此類RFID標(biāo)簽在較大范圍場地部署的便利性。另外，方案高頻通信部分還可以使用2.4GHz 無線通信，其通信速率更快，功耗更低，節(jié)點(diǎn)至網(wǎng)關(guān)的通信距離達(dá)數(shù)十米以上，適用于網(wǎng)關(guān)管理范圍較小、RFID標(biāo)貼數(shù)量更多，且功耗更低的應(yīng)用場景。

廣芯微CEO王銳先生表示：“目前全球有百億計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)終端，其中60%的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用低功耗廣域網(wǎng)連接技術(shù)，在傳輸?shù)男畔⒘俊鬏斁嚯x、功耗和成本之間找到最佳平衡點(diǎn)是此類物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)落地的關(guān)鍵。廣芯微一直致力于低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域芯片的開發(fā)，先后發(fā)布了多款低功耗MCU芯片和無線射頻芯片，UM2082F08、UM2001、UM2002、UM2052、UM3213A和UM3243F都是廣芯微近年開發(fā)的MCU和射頻產(chǎn)品，我們以應(yīng)用驅(qū)動設(shè)計(jì)，使我們的產(chǎn)品更契合低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用的終端方案。”

【關(guān)于廣芯微】

廣芯微電子（廣州）股份有限公司專注于低功耗物聯(lián)網(wǎng)芯片的研發(fā)、設(shè)計(jì)與銷售，為客戶提供面向個(gè)人與家庭、工業(yè)與商業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，以低功耗為差異化的8位/32位微控制器芯片、無線射頻收發(fā)器芯片、數(shù)字電源管理芯片和傳感與信號調(diào)理專用芯片等。

廣芯微秉持客戶第一、技術(shù)創(chuàng)新和市場領(lǐng)先的理念，以國際領(lǐng)先的技術(shù)為基礎(chǔ)，為客戶提供一流的產(chǎn)品與技術(shù)，打造值得信賴的集成電路設(shè)計(jì)品牌企業(yè)。公司獨(dú)有的低功耗芯片設(shè)計(jì)方法、輕量化人工智能算法、大功率的PD協(xié)議控制以及多樣性無線連接技術(shù)整合而成的低成本高收益的集成電路設(shè)計(jì)，在健康醫(yī)療電子、消費(fèi)電子、智慧家庭、工業(yè)控制、傳感器與表計(jì)等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。廣芯微低功耗微處理器芯片與射頻芯片具有超低睡眠功耗與更低的工作電流，有效地幫助電子設(shè)備降低能耗，積極助力節(jié)能減排。

審核編輯 ：李倩