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RFID 資訊系統開發與應用. 建國科技大學 資管系 饒瑞佶. 為什麼要學 RFID 資訊系統設計?. RFID 系統示意圖. RFID 不能獨撐大局 需要有類似中介軟體、應用程式、資料庫、網路通訊等技術的幫忙. RFID 產業. 台灣 RFID 產業尚在起步階段, 2005 年台灣 RFID 直接產值約台幣 7 億元,相對於韓國的 RFID 產業表現 相對落後 ( 2005 年韓國 RFID 產值達 US$2.6 億).

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Presentation Transcript
Slide1 l.jpg

RFID資訊系統開發與應用

建國科技大學

資管系

饒瑞佶


Slide2 l.jpg

為什麼要學

RFID資訊系統設計?


Slide3 l.jpg
RFID系統示意圖

RFID不能獨撐大局

需要有類似中介軟體、應用程式、資料庫、網路通訊等技術的幫忙


Slide4 l.jpg

RFID產業


Slide5 l.jpg

台灣RFID產業尚在起步階段,2005年台灣RFID直接產值約台幣7億元,相對於韓國的RFID產業表現相對落後(2005年韓國RFID產值達US$2.6億)


Slide6 l.jpg

2006年硬體產值占71.99%、軟體與顧問服務占26.66%,但隨著系統整合與資料加值應用的需求升高,至2009年台灣RFID硬體產值將逐漸下降至62.01%,軟體與顧問服務則攀升至35.99%。


Slide8 l.jpg

市場主流在2007年以前以高頻(HF)為主,但是隨著EPC Gen2產品標準化後價格快速下降的影響,廠商預期UHF的成長增加,因此到2009年UHF的產品產值幾乎與HF產品產值相當,甚至在2010年以後UHF將成為市場產品主流


Slide11 l.jpg
RFID應用問題點


Slide12 l.jpg

RFID 目前在台灣的趨勢

  • 公領域及私領域

  • 公領域主要由政府推動

    • 研究單位:工研院,建研所,食品所,農試所…

    • 教育部:學校單位,另有教育部RFID推動辦公室

    • 其它:經濟部RFID推動辦公室,配合政府之工會推廣

    • 目前成效較佳為大眾運輸(台北捷運及高雄捷運)

  • 私領域主要為民間之應用:最廣泛使用為門禁,停車管理,車道管控,資安巡邏…


Slide13 l.jpg

RFID系統開發


Slide14 l.jpg

RFID 系統規劃開發流程

  • 了解各頻段之特色

  • 創意發想(RFID+高跟鞋?+垃圾?)

  • 經濟效益分析 (ROI)

  • 確認硬體規格

  • 取得開發工具

  • 系統分析與規劃

  • 網路架設、資料庫及應用程式開發

  • 完工測試


Slide15 l.jpg
RFID應用發想

  • RFID應用發想分為四種類型:

  • 傳統簡易型:(門禁,巡邏管理..)

  • 複雜網路型:(大眾運輸,物流配送..)

  • 回到未來型:(智慧冰箱,智慧廚房..)

  • 有趣創意型:(多媒體導覽,益智問答..)


Slide16 l.jpg

Pcb card

wristband

Glass tag

Metal tag

Key tag

先決定哪一個?

?


Slide17 l.jpg

Pcb card

wristband

Glass tag

Metal tag

Key tag

那你會怎麼開始?


Slide18 l.jpg
ROI

  • 投資回報率(Return on Investment; ROI)

  • 企業所投入資金的回報程度

  • ROI的計算結果通常使用百分比來表示,百分比數字越高代表投資回報的程度也越高。


Slide19 l.jpg
ROI的計算公式

  • ROI =(成本降低+收入增長)/ 總成本

    • 總成本= IT成本+人力成本+流程成本

  • 公式看起來很簡單,但是在今天這個複雜的企業環境下,實際的ROI計算是相當困難的。


Slide20 l.jpg

RFID硬體介面與

系統開發


Slide21 l.jpg
設計RFID資訊系統需要的武器

  • 系統分析與設計

  • 資料庫系統規劃與建置

  • 程式設計能力(WIN/WEB/PDA…)

  • RFID系統與硬體基礎知識

  • 網路

  • I/O控制

  • 管理知識 ….等

可以先從模仿做起


Slide22 l.jpg
RFID系統組成

  • 最基本的RFID系統由四部份組成:

    • 標籤(Tag):由耦合元件及晶片組成,標籤含有內建天線,用於和射頻天線間進行通訊。

    • 讀取器(Reader):讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標籤資訊的設備。

    • 天線(Antenna):在標籤和讀取器間傳遞射頻訊號。

    • 應用程式(AP)

  • 系統透過讀取器的RS232、USB或RS485介面與電腦連接,進行資料交換。


Slide23 l.jpg
RFID 使用考量因素

  • 人體(水):13.56MHz以上影響最大

  • 金屬(鐵有ferrite可以阻隔)

  • 擋風玻璃

  • 資料備份問題(tag內的資料損毀時)

  • 環境溫溼度變化 (-20 ~ 80 °C)

  • 對象物多含水分(高頻較怕水)

  • 多數需要加上sensor

  • 尺寸大小與擺放方式(緊密度影響讀取率)

  • 可以設置的位置(豬、海鱺)

  • 管理問題(如何判斷好壞與維修)

  • Tag上要輔助有barcode或文字說明 …等


Reader l.jpg

CF Interface

PCMCIA Interface

RFID Printer

RS232 Interface

USB Interface

Wiegand Interface

Ethernet Interface

RS232 Interface

Reader 介面

……


Slide25 l.jpg
從硬變軟

  • 先了解Interface形式

  • Driver安裝(USB)

  • 有標準用標準(RS232, 485, 422, usb)

  • 沒標準找OCX, DLL等API (設備廠商要提供)

  • 注意資料格式(前後是否有特殊字元)


Interface l.jpg
標準Interface

可以使用裝置管理員 & 超級終端機來測試


Slide27 l.jpg
RFID系統開發

  • 寫程式與硬體(Reader/Converter)溝通,進行資料讀寫與控制作業

  • 寫程式與資料庫溝通

  • WIN/ WEB/ PDA Base

  • 整合現有POS, ERP, SCM等系統


Slide28 l.jpg

Tag

Internet

Converter

PDA

RDA

Reader

AP

OCX, DLL

web查詢

RFID系統開發示意圖

DB + Agent


Rfid easyreader l.jpg
RFID EasyReader 設計軟體


Slide30 l.jpg

在台灣,德河貿易透過微軟技術中心 (MTC) 與資策會南部創新應用中心的協助,領先全球首度將微軟 RFID 解決方案應用於活體水產。微軟 BizTalk Server 2006 R2 RFID 解決方案 在全球已成功完成在各種不同產業之解決方案及成功案例。


Mifare hf l.jpg
MIFARE(HF)

  • ISO 14443A

  • 荷蘭PHILIPS公司製造

  • MIFARE 1

  • MIFARE UltraLight

  • MIFARE ProX

  • 可進行彩印

  • 13.56 MHz

  • 傳輸106 K bit/sec

白卡(ISO 7810)

86 mm x 54 mm x 0.66 mm


Mifare 1 l.jpg
MIFARE 1

  • MIFARE Standard

  • S50:1K Byte EEPROM

    • 分成16 Sector

    • 每個Sector有4個Block (16 Byte)

    • 每個Sector內有控制欄(Sector Trailer),存放兩組金鑰

  • S70:4K Byte EEPROM

    • 分成40 Sector

    • 其中32個Sector分成16個Block

    • 剩下8個Sector分成16個Block

    • 每個Sector內有控制欄(Sector Trailer),存放兩組金鑰

  • 適用於多種不同領域應用功能


Mifare 133 l.jpg

記憶體

Block x 3

Sector Trailer 1

Sector1

Block x 3

Sector Trailer 2

Sector2

.

.

.

Block x 3

Sector Trailer 15

Sector15

Block x 3

Sector Trailer 16

Sector16

MIFARE 1


Mifare 134 l.jpg

記憶體

Block x 4

Sector Trailer 1

Sector1

Block x 4

Sector Trailer 2

Sector2

.

.

.

Block x 4

Sector Trailer 15

Sector15

Block x 4

Sector Trailer 16

Sector16

MIFARE 1


Mifare 135 l.jpg
MIFARE 1絕對編號

記憶體

Block00

Block01

Block02

Block 03

Sector00

Block04

Block05

Block06

Block 07

Sector01

Block08

Block09

Block10

Block 11

Sector02

.

.

.

1個Sector大小為64 (1024/16) Byte

1個Sector可以存取的資料為48 Byte

Block56

Block0957

Block58

Block 59

Sector14

Block60

Block61

Block62

Block 63

Sector15


Iso 15693 hf l.jpg
ISO 15693(HF)

  • 一個區塊的大小是4bytes,區塊內可以填8個16進位的數字,一共有64個區塊(0~63)。

  • 前面兩個區塊有鎖住,只能讀取,不能寫入,後面的區塊都可讀可寫。


Epc c1g2 uhf l.jpg
EPC C1G2(UHF)

每個區塊為32WORD,一個WORD為2個Bytes

S0+S1+S2+S3=256Bytes


Slide38 l.jpg

Header

General

Manager

Number

Object Class

Serial Number

Header

8 bits

Manufacture

28 bits

Product

24 bits

Serial Number

36 bits

EPC編碼結構

General Identifier (GID-96)


Slide39 l.jpg

確認系統樣式

確認資料庫與OS平台

找一個開發工具跟他好好相處


Sa sd l.jpg
系統分析與設計 SA/SD

  • ERD

  • DFD

  • Flow Chart

  • Gant Chart…

使用者需求

程式設計師語言


Slide41 l.jpg

DFD-資料流程圖

意義?

符號?

常見錯誤?

「財產盤點系統」環境圖


Slide42 l.jpg

DFD-資料流程圖

第零階資料流程圖


Slide43 l.jpg

DFD-錯誤表示


Slide44 l.jpg

ERD-實體關聯圖

意義?

符號?


Slide45 l.jpg

正規化

第一階正規化 (1NF)的要求是:關聯表沒有重複出現的欄位且每一屬性中只能存放單一的資料值。在此條件之下,一個滿足1NF的關聯不能有多值屬性或複合屬性的存在


Slide46 l.jpg

正規化

第二階正規化 (2NF)的要求是:滿足1NF且關聯表中的每一個非主要屬性必須完全功能相依於主鍵。因此在2NF的處理過程中,主要在於消除非主要屬性與主鍵之間的部分功能相關性


Slide47 l.jpg

正規化

第三階正規化 (3NF)的要求條件是:滿足2NF且每一個非主要屬性都不能遞移相依於主鍵。因此在3NF中,必須依序對非主要屬性進行檢驗,若發現存在非要屬性是遞移相依於主鍵則屬於NON_3NF,必須進行3NF的正規化





Slide51 l.jpg
資料庫規劃管理

  • 選擇資料庫(Database Server, Data File)

  • 資料表正規化 1NF  3NF

  • 有時為了速度會做反正規化

  • 欄位型態與大小的選擇

  • 存取權限的設定

  • 資料庫的備份機制 …


Slide52 l.jpg

誰先誰後?

DFD

ERD

正規化

資料庫綱要

資料庫關聯關係


Slide53 l.jpg
實際進行程式設計

  • 硬碰硬的遭遇戰

  • 最好可以先從純文字碼編輯來入門

  • 一定要把工具的開發架構與觀念想清楚(postback?)

  • HTML、JS、webservice、AJAX等知識不可少

  • 資料庫的SQL差異性

  • 程式會越寫越快,時間應該花在SA與SD上

  • 要提高程式的細膩度 (容錯、好的流程)

  • http://www.connectionstrings.com


Slide54 l.jpg
SQL指令

  • 四大招式,變化出好玩的網路世界平台

  • 不同DB 指令的差異

    • Select * from DB Limit 0,30

    • Select TOP 30

  • 文字、數字、日期等型態的SQL指令處理

  • 可以先透過Server執行指令,確認正確性


Slide55 l.jpg
要學會除錯

  • 透過開發平台協助

  • 透過列印中間資料值

  • 善用錯誤訊息與錯誤代碼

  • 確認是程式、SQL指令還是DB問題

  • 上網找資料 (80%)

  • 暫時逃離現狀


Slide56 l.jpg
軟體封裝發佈

  • InstallShield

  • .Net 安裝部署 (CD、click-once)

  • 自行撰寫安裝程式 + Autorun


Slide57 l.jpg
要學會整理文件

  • 標準的SA/SD文件

  • 手冊

  • 程式碼註解

  • 程式碼模組化

  • 程式碼最佳化

  • 版本管理

方便日後取用


Slide58 l.jpg

困難剛剛開始

完了嗎?






Slide63 l.jpg

自行車中心全民競輪

間距?

讀取失敗時?


Slide64 l.jpg
RFID系統安裝測試

EasyReader軟體中設定管理與追蹤畫面

EasyReader

可參考EPCGlobal

CompTIA RFID+的建議規範

天線效能測試畫面


Epcglobal network l.jpg
EPCGlobal Network組成

  • EPC

  • ID System (RFID Tags and Readers)

  • EPC Middleware (Savant)

  • Discovery Services (ONS)

  • EPC Information Services (EPCIS)


Slide67 l.jpg
台灣名稱解析中心

  • Taiwan ONS Resolution Center

  • TRC為Acer與VeriSign所共同合作建置的服務,屬於全球Root ONS基礎建設之一部分,可以與VeriSign全球的ONS名稱解析中心互通。

摘自Acer RFID網路服務網站


Slide68 l.jpg
幾個建議

  • 心中一定不能被特定的程式碼佔據

  • 與做沒做過無關

  • 邏輯、流程與觀念是最重要的

  • 建議初學的用文字編輯器來編寫code

  • 系統穩定度是第一優先

  • 初學者最好從SA開始一手包辦

  • 要把它當愛人看待


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