第8章(4学时)-RFID读写器要点分析.ppt

2. 后向信号的解调与解码 标签到读写器的信号称为后向信号。后向信号的编码方式为FM0编码，速率为40kb/s。FM0编码又称为差动双向码，是在一个位窗口内采用电平变化表示逻辑1和逻辑0的，如果电平只在位窗口的起始处翻转则表示逻辑1；如果电平除了在位窗口的起始处翻转外，还在位窗口的中间翻转则表示逻辑0。用位窗口内的双位逻辑表示，11或00 表示逻辑1，10或01表示逻辑0。FM0编码与前一位数据逻辑有关，根据前一位数据逻辑的不同，数据A3有两种不同的FM0编码。可以通过判断双位逻辑及前一位数据逻辑进行解码。 6.4.4程序设计与实现 1. FPGA程序 本设计中，FPGA主要提供系统时钟、RAM的读写控制逻辑以及调试过程中后向信号的逻辑仿真。内置PLL产生的稳定时钟供DSP使用；根据DSP读写逻辑及RAM的操作产生RAM的读写时序逻辑；根据应用环境的要求产生控制发射电路输出衰减的逻辑信号。另一方面，用FPGA生成调试过程中需要的标签返回的后向信号波形，以便于调试 2. DSP程序 DSP主程序通过串口和上位机通信，接收并解析上位机指令，编码后发送给射频发射电路。从射频接收电路输出的I、Q两路信号，经A/D模块采样后，合成一路信号。主程序对此信号进行同步、FM0解码、CRC校验，得到最终数据，并将正确的数据上传到上位机中。如果FM0解码错误或CRC校验错误，则进行防碰撞处理。 3. 防碰撞机制分析与实现 ISO 18000-6B协议中使用的是一种类二进制树形的防碰撞算法，通过标签内随机产生0、1及内置计数器实现标签的防碰撞。 　　标签在工作过程中共有“掉电”、“准备”、“识别”和“数据交互”4个状态，其状态转换如图6-23 所示。 　　标签进入读写器的工作范围时，从离场“掉电”状态进入“准备”状态。读写器通过选择指令让处于“准备”状态的所有或部分标签进入“识别”状态。 当进入“识别”状态的标签多于一张时，就要通过碰撞仲裁实现标签的有效识别 6.4.5测试结果与分析 根据设计方案实现的读写器实际测试结果如表6-3所示。 可以看出，在单张标签情况下，标签与天线距离8.5m以内，读写器识别正确率为100％；在多张标签情况下，标签与天线距离3m时，读写器识别正确率为100％。读写器工作稳定、可靠。 实现的读写器是基于ISO 18000-6B协议的，通过修改DSP和FPGA的程序可以实现其他RFID协议，如EPC Class 1 Gen 2协议等。该设计方案具有良好的扩展性，读写器可配置性强。 6.5 读写器的发展趋势 　　随着射频识别技术的发展，射频识别系统的结构和性能也会不断提高。越来越多的应用，对射频识别系统的读写器提出了更高的要求。未来的射频识别读写器将会有以下特点。 多功能 小型化、便携式、嵌入式、模块化 低成本 智能多天线端口 多种数据接口 多制式兼容 多频段兼容 更多新技术的应用 RFID读写器 6.1读写器的组成与设计要求 6.1.1读写器的组成 　　1．读写器的软件 　　读写器的所有行为均由软件控制完成。软件向读写器发出读写命令，作为响应，读写器与电子标签之间就会建立起特定的通信。 读写器的软件已经由生产厂家在产品出厂时固化在读写器中。软件负责对读写器接收到的指令进行响应，并对电子标签发出相应的动作指令。软件负责系统的控制和通信，包括控制天线发射的开关、控制读写器的工作模式、控制数据传输和控制命令交换。 　　2．读写器的硬件 读写器的硬件一般由天线、射频模块、控制模块和接口组成。控制模块是读写器的核心，一般由ASIC组件和微处理器组成。控制模块处理的信号通过射频模块传送给读写器天线，由读写器天线发射出去。控制模块与应用软件之间的数据交换，主要通过读写器的接口来完成。 　　（1）控制模块。 控制模块由ASIC组件和微处理器组成。微处理器是控制模块的核心部件。ASIC组件主要用来完成逻辑加密的过程，如对读写器与电子标签之问的数据流进行加密，以减轻微处理器计算过于密集的负担。对ASIC的存取，是通过面向寄存器的微处理器总线实现的。 　　（2）射频模块。 　　射频前端主要由发送电路和接收电路构成，用以产生高频发射功率，并接收和解调来自电子标签的射频信号。 　　（3）读写器的接口。 　　读写器控制模块与应用软件之间的数据交换，主要通过读写器的接口来实现，接口可以采用RS-232、RS-485、RJ-45、USB2.0或WLAN接口。 　　（4）天线。 6.1.2读写器的设计要求 　　读写器在设计时需要考虑许多因素，包括基本功能、应用环境、电器性能和电路设计等。读写器在设计时需要考虑的主要因素如下。