頻率可調的多協(xié)議RFID讀寫(xiě)器設計

摘要：本文分析了讀寫(xiě)器和標簽之間的通信條件，通過(guò)配置無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片的寄存器可設定芯片的工作頻率和傳輸速率，通過(guò)調整芯片外圍匹配網(wǎng)絡(luò )的元件參數達到與芯片的工作頻率相匹配，并用軟件編程實(shí)現所需的編解碼方式和數據包格式，得到一種新型適應性強的RFID讀寫(xiě)器的設計方案。
關(guān)鍵詞：RFID；讀寫(xiě)器；頻率可調；通信協(xié)議；STM32F103VET6

引言
射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)是一種通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號來(lái)識別并讀取特定目標信息的通信技術(shù)。射頻識別系統主要包括3部分：標簽、讀寫(xiě)器、天線(xiàn)。讀寫(xiě)器與標簽之間通過(guò)天線(xiàn)傳輸射頻信號。RFID作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵應用技術(shù)之一，已成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)，行業(yè)發(fā)展前景十分廣闊。按照標簽內部是否帶電源，可分為有源標簽和無(wú)源標簽；按照標簽的工作頻段，可分為低頻標簽、高頻標簽、超高頻標簽和微波標簽。隨著(zhù)RFID技術(shù)的逐漸成熟，國際上制定了一些通信協(xié)議標準，標準中規定了讀寫(xiě)器與標簽通信的物理介質(zhì)、通信速率、編碼方式、調制方式等。目前經(jīng)常使用ISO 14443系列、ISO15693系列和ISO 18000系列等標準。
如今RFID技術(shù)發(fā)展成熟，應用廣泛，標簽的種類(lèi)繁多。但目前市面上RFID讀寫(xiě)器的通信頻率固定，且一般只滿(mǎn)足某一種或者兩種ISO協(xié)議標準。頻率相同且遵循的通信協(xié)議相同，是標簽和讀寫(xiě)器能正常通信的必要條件。對于工作在某種頻段并符合某種通信協(xié)議的標簽，只能選用滿(mǎn)足這種頻率和這種通信協(xié)議的讀寫(xiě)器才能讀取。目前，市場(chǎng)上那些頻段固定、通信協(xié)議單一的射頻讀寫(xiě)器已經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需求了。
基于此，本文所設計的RFID讀寫(xiě)器可根據待讀取標簽的頻率及協(xié)議的不同，調整自身的參數信息，以實(shí)現多種標簽的讀取。還可以提高讀寫(xiě)器的利用率，減少RFID讀寫(xiě)器的種類(lèi)，降低讀寫(xiě)器的成本，給使用者提供方便。

1 系統方案設計
RFID讀寫(xiě)器選用STM32F103VET6芯片作為主控制器，與標簽通信的部分選用CC1101射頻收發(fā)模塊。讀寫(xiě)器結構如圖1所示。

主控制器STM32F103VET6與射頻收發(fā)模塊CC1101之間通過(guò)SPI接口傳輸數據，CC1101負責與標簽通信。液晶顯示模塊用來(lái)顯示讀寫(xiě)器系統的狀態(tài)和所讀取的標簽信息。讀寫(xiě)器可以通過(guò)Wi—Fi無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和其他設備無(wú)線(xiàn)通信，可以將讀取到的標簽信息傳送到遠端。
讀寫(xiě)器在與標簽通信時(shí)，信號最終是以電磁波的形式傳播的。STM32F103VET6將要傳輸的數字信息編碼后傳輸給CC1101，經(jīng)CC1101調制成高頻的射頻電磁波RF1傳播出去。標簽接收到RF1信號后，將自身的信息調制成RF2發(fā)送出去。讀寫(xiě)器中的CC1101將RF2射頻信號解調，再經(jīng)STM 32F103VET6處理器解碼，獲得標簽的數據信息。整個(gè)通信過(guò)程如圖2所示。