基于A(yíng)RM的多標簽多協(xié)議RFID讀寫(xiě)器設計

摘要：介紹了以ARM9為核心處理器的嵌入式平臺的多標簽多協(xié)議RFID讀寫(xiě)器的設計原理與方法，給出了系統具體的硬件和軟件設計方案和實(shí)現方法。采用TI公司的13．56 MHz頻段下的芯片TRF7960作為射頻模塊，通過(guò)MSP430F2370與射頻前端芯片通信，有效地提高讀寫(xiě)器的性能，并在軟件中結合二進(jìn)制搜索算法實(shí)現多標簽防碰撞識別。該讀寫(xiě)器經(jīng)過(guò)實(shí)際運行，具有穩定可靠、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：多標簽；多協(xié)議；TRF7960；RFID；讀寫(xiě)器

引言
隨著(zhù)現代信息技術(shù)和超大規模集成電路的發(fā)展，RFID技術(shù)在服務(wù)領(lǐng)域、貨物銷(xiāo)售與后勤分配、商業(yè)部門(mén)、生產(chǎn)企業(yè)和材料流通領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用。射頻識別技術(shù)的基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感耦合或電磁耦合)或雷達反射的傳輸特性，實(shí)現對被識別物體的自動(dòng)識別。
RFID系統不局限于視線(xiàn)，識別距離遠。射頻識別卡具有可讀寫(xiě)能力，可攜帶大量數據，可工作在潮濕、干燥等惡劣環(huán)境下，同時(shí)具有難以偽造和智能性較高等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，不同的射頻標簽編碼規則、不同的空中接口協(xié)議、大量而復雜的RFID數據如何處理等問(wèn)題嚴重阻礙了RFID技術(shù)發(fā)揮其巨大作用。基于這種現狀，本文結合防碰撞算法提出了嵌入式平臺下的RFID讀寫(xiě)器設計方案。

1 RFID系統結構原理
無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)是一種非接觸的自動(dòng)識別技術(shù)，常稱(chēng)為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等。完整的RFID閱讀系統是由讀寫(xiě)器(Reacler)、應答器(Transponder)、天線(xiàn)(Antenna)三部分組成。其動(dòng)作原理為Reader通過(guò)Antenna發(fā)射特定頻率的無(wú)線(xiàn)電波能量給Transponder，用以驅動(dòng)Transponder電路將內部ID Code送出，此時(shí)ReaGler便接收此IDCode。由于此ID Code的唯一性，所以RFID讀寫(xiě)器可以實(shí)現對物體或商品的自動(dòng)識別。RFID系統框圖如圖1所示。系統由中間件、讀寫(xiě)器、應答器等部分組成。

射頻識別系統的基本工作方式分為全雙工(Full Duplex)和半雙工(Half Duplex)。無(wú)論是哪種工作方式，其信息的發(fā)送都包括編碼、調制、信道傳輸三個(gè)步驟。對于數字通信來(lái)說(shuō)，編碼和調制方式的選擇顯得尤為重要。
讀寫(xiě)器與電子標簽之間的數據傳輸需要3個(gè)主要的功能塊，RFID系統基本通信結構框圖如圖2所示。

2 系統硬件設計
系統的核心是Samsung公司的ARM9芯片S3C2440A。RFID讀寫(xiě)器系統硬件電路采用模塊化設計方案，將主控模塊(核心板)與擴展模塊電路(底板)分開(kāi)設計。主控制模塊包含了最小系統的設計，包括處理器S3c2440A、內存SDRAM、非易失存儲器Nand Flash、電源轉換電路、LED指示電路以及一些旁通電容電路。整體的RFID讀寫(xiě)器系統的硬件設計主要包括主控制模塊、射頻模塊、擴展底板Power、JTAG、UART、USB A／B、LCD／TouchScreen、LAN、SD、Audio、LED、Reset等電路。