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3.1 读写器概述
在RFID系统中，读写器是主要的核心部件，起到举足轻重的作用。作为连接后端应用系统与前端信息载体——电子标签之间的主要通道，读写器主要完成以下功能。
（1）电子标签与读写器之间的通信功能：主要包括对标签初始化、读取标签内存的信息、使标签功能失效等基本操作。
（2）读写器与后端应用系统之间的通信功能：读写器将读取到的标签信息传递给后端应用系统，而后端应用系统则对读写器进行控制与信息交互，完成特定的应用任务。
（3）在读写器识别范围内，完成多标签的存取，具备一定的防碰撞能力，能够在满足一定技术指标的情况下对移动标签进行读取。
（4）对于有源标签，能够标识电池相关信息，如电量等。
对于RFID应用系统，读写器和标签的所有行为均由后端应用系统控制完成。通常，将后端应用程序与读写器之间的通信信道称之为后向信道，而将读写器与标签之间的通信信道称为前向信道。在后向信道中，应用系统作为主动方向读写器发出若干命令，获取应用所需数据，而读写器作为从动方对这些命令做出回应，建立与标签之间的通信。在前向信道中，读写器又作为通信的主动方触发标签，并对所触发的标签进行认证、数据读取等，而读写器将所获得的标签数据作为回应传递给应用系统。
由此可以看出，读写器的基本作用就是作为连接前向信道和后向信道的核心数据交换环节，将作为数据载体的电子标签中所含的信息传递给后端应用系统，从这个角度来看，读写器可以被看做一种物联网前端的数据采集设备。
由RFID系统工作原理可知，虽然对于RFID系统来说，在耦合方式、通信方式、数据传输方法、应用程序接口及最关键的系统频率选择等方面存在很大的区别，但是其主要核心部件——读写器在基本工作原理及由此所决定的基本结构方面大致相同，均遵循图3-1所示的基本模式。
在图3-1中，读写器与电子标签之间通过空中接口实现读写器向标签发送命令，标签收到读写器的命令后做出必要的响应，从而实现RFID功能。此外，在基于RFID的应用系统中，一般情况下，读写器所采集的标签数据要回送到后端的应用系统中，同时读写器向标签中写入的信息也来自应用系统，这就形成了读写器与应用系统之间的接口API（Application Program Interface），正是这一接口约定体现了读写器所遵循的标准和通信协议等，如典型的基于EPC标准。一般情况下，要求读写器能够接收来自应用系统的命令，并且根据应用系统的命令或约定的协议做出相应的响应（如回送采集到的标签数据等）。
▶ 图3-1 RFID读写器基本模式
进一步细分，图3-1中的读写器的基本构成又可分为硬件和软件两部分。
从硬件实现来看，读写器的硬件部分由三部分组成：射频通道模块、控制处理模块和天线，基本结构图如3-2所示。
▶ 图3-2 读写器基本结构图
射频通道模块主要实现射频信号的处理功能，包括产生射频能量、激活无源电子标签并为其提供能量；将读写器欲发往标签的命令调制到读写器发射的载频信号上形成已调制发射信号，经读写器天线发送出去。发送出去的已调制射频信号经过空间信道传送到电子标签上，电子标签对接收到的射频信号做出响应，形成返回读写器天线的反射回波信号；将电子标签返回到读写器的回波信号进行必要的加工处理，并从中解调提取出电子标签回送的数据。
在射频通道模块中一般有两个分隔开的信号通道，分别用来传送来往于电子标签的两个方向的数据流。传送到标签的数据经过发送分支通道，而来自于标签的数据则经过接收分支通道。
控制处理模块主要由基带信号处理单元和智能单元组成。基带信号处理单元实现的任务主要包括两项：第一，将读写器智能单元发出的命令编码为便于调制到射频信号上的编码调制信号；第二，对经过射频通道模块解调处理的标签回送数据信号进行必要的处理（包括解码），并将处理后的结果送入读写器的智能单元。
智能单元从原理来说，是读写器的控制核心；从实现角度来看，通常采用嵌入式MPU，并通过编制相应的MPU控制程序实现与后端应用程序之间的API接口、控制与电子标签的通信过程、执行防碰撞算法，实现多标签识别、对读写器与标签之间传送的数据进行加密和解密、进行读写器与标签之间的身份验证。
随着微电子技术的发展，一种新的读写器设计思想逐步成熟，即控制处理模块以一片高性能数字信号处理器（DSP）为核心，辅以必要的附属电路，将基带信号处理和控制处理软件化。随着DSP软件版本的升级，可实现读写器对不同协议标签的兼容、多标签读取性能的改善等。
读写器射频通道模块与控制处理模块之间的接口主要为调制/解调信号和必要的控制信号。由于接口位于读写器设备内部，各厂家的约定可能并不相同，实际上，在读写器系统的实现中，通常将调制/解调部分划归射频通道模块。此外，射频通道模块也包括解调之后对回波小信号的必要加工处理（如放大、整形等）。更为一般的情形是将射频通道模块集成化，提供单芯片的射频通道模块，如高频的射频通道模块，得州仪器（TI）公司的S6700和韩国3ALogics公司的THR031芯片等。
后端应用系统与读写器智能单元之间的数据交换通过读写器接口来完成，读写器接口可以采用RS-232（GB/T 6107）或RS-485串口，也可以采用以太网接口，还可以采用WLAN （Wi-Fi/WAPI）无线接口，当前的趋势是集成多通信接口方式，甚至包括了GSM、GPRS、CDMA等无线通信接口。
读写器中的软件部分都是生产厂家在产品出厂时固化在读写器模块中的，主要集中在智能单元中，按功能划分，主要包括以下三类软件。
控制软件（Controller）：负责系统的控制与通信，控制天线发射的开启，控制读写器的工作方式，负责与应用系统之间的数据传输和命令交换等。
启动程序（Boot Loader）：主要负责系统启动时导入相应的程序到指定的存储器空间，然后执行导入的程序。
解码组件（Decoder）：负责将指令系统翻译成读写器硬件可以识别的命令，进而实现对读写器的控制操作；将回送的电磁波模拟信号解码成数字信号，进行数据解码、防碰撞处理等。
不管是何种RFID读写器，均需要通过天线来发射能量，形成电磁场，通过电磁场来对电子标签进行识别，因此，可以说天线是电子标签与读写器之间的空中接口，天线所形成的电磁场范围就是RFID系统的工作区域。
根据RFID系统的基本工作原理，天线的耦合方式可分为两种：即电感耦合方式和电磁反向散射耦合模式，基本的工作原理在第2章中已详细介绍过，这里不再赘述，而具体的天线类型与结构将在3.2节中介绍。