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一种UHF RFID读写器的设计方法 　　引言 　　本文介绍了一种基于ISO/IEC 18000-6 Type B标准的读写器设计，并给出了RFID读写器的系统硬件设计和软件流程设计。读写器采用零中频收发结构作为射频前端模块，采用PHILIPS公司的P89LPC932A1单片机作为数字基带处理模块，并通过UAR或USB与计算机（主机）进行通信。 　　1 ISO/IEC18000协议 　　ISO/IEC 18000-6 Type B防冲突机制 　　进入场区的标签主要有三种状态： 　　（1） READY; 　　（2） ID; 　　（3） DATA EXCHANGE。 　　为解决防冲突算法问题，标签内应具有以下两种硬件电路： 　　（1） 一个8位的计数器; 　　（2） 一个随机数发生器（产生“0”或“1”）。 　　当标签进入ID状态的同时把它们内部的计数器清“0”。它们中的一部分可以通过接收GROUP_UNSELECT指令重新回到READY状态，其他处在ID状态的标签就进入了防冲突碰撞判断流程中。 　　2 读写器的硬件设计 　　读写器射频前端采用零中频接收结构，发送和接收通路隔离采用多天线技术，其系统硬件结构如图1所示。由频率综合器产生所需要的射频信号，然后经过功分器得到两路载波信号，分别用于发送通路和接收通路。发送通路采用OOK调制，基带信号通过开关通断控制载波是否经过功放，并由天线发送;接收通路中接收信号先经过功分、放大等操作，然后分别送到混频器和两路正交的载波信号进行混频，对混频之后的信号经过滤波、放大、电平比较等操作，恢复出数字基带信号。该系统之所以采用两路正交混频结构，主要是为了避免射频场中存在的盲点。如果只采用一路接收信号，当接收信号的相位和本振信号的相位相差90 度，混频后的信号始终为零，即有用信号没有解调出来。但采用正交I和Q两路接收信号，无论相位延时是多少，I和Q中总有一路能解调出有用信号。 　　 　　读写器的数字基带处理模块采用PHILIPS公司的P89LPC932A1单片机，P89LPC932A1 采用了高性能处理器结构，指令执行只需2到4个时钟周期，6倍于标准80C51。它具有512 字节片内附加RAM，8K FLASH程序存储器以及增强型UART。该数字模块主要完成协议指令处理，防冲突算法以及通信数据的编解码和校验。 　　3 读写器的软件设计 　　3.1 数字基带的整体设计 　　读写器数字基带整体结构如图2所示，其中包括串口通信模块，指令处理模块，回波处理模块以及数据编解码模块。 　　 　　读写器是在计算机（主机）监控之下进行工作，两者之间形成主从通信模式。读写器接收到主机发来的指令，由译码模块确定读写器的具体操作。操作分为两大类，一类是对读写器操作，包括读版本信息，设置工作频率模式（固定频率和跳变频率）和IAP软件升级等，处理完成后将信息通过UART返回给主机;另一类是对标签操作，其中包括防冲突读卡号，读标签和写标签等，该操作指令通过Manchester编码器发送后，等待回波返回数据通过FM0解码器后进入回波处理模块，数据正确则通过UART返回给主机。 　　3.2 防冲突算法的实现 　　根据ISO/IEC18000-6B防冲突算法，针对读写器特定的应用要求，完成如图3所示防冲突读卡号流程。首先读写器发送GROUP SELECT指令，进入场区的标签将内部计数器清“0”，并返回UID。如果返回数据错误，则发送RESEND指令，连续2次RESEND指令后， 返回数据仍然错误，则认为场区内存在多张卡，发送FAIL 指令，进行防冲突。如果返回数据正确，则发送DATA READ指令，使该标签离开ID状态，不在进行防冲突过程，然后发送SUCCESS指令，继续读卡。如果连续5次没有回波相应，则认为场区无卡，结束防冲突读卡。 　　3.3 Manchester编码器设计 　　Manchester编码是在1个位窗内采用电平变化来表示逻辑“1”（下降沿）和逻辑“0”（上升沿）的。Manchester编码特点，“10”代表数据“1”，“01”代表数据“0”。根据其特点，编码过程如下：首先取数据，循环左移，根据移出位判断编码操作，左移8次后，取下一个数据，重复上述操作，直到发送完所有数据，编码结束。 　　3.4 FM0解码器设计 　　FM0编码是在1个位窗内采用电平变化来表示逻辑，如果电平只在位窗的起始处翻转则表示数据“1”;如果电平除了在位窗的起始处翻转，还在位窗的中间翻转则表示为数据“0”。 　　FM0编码特点如下：“11”和“00”代表数据“1”，“01”和“10”代表数据“0”。 　　解码过程：首先读写器同时对I和Q两路信号进行采样，利用状态机检测返回帧头的正