超高頻射頻識別系統讀寫(xiě)器設計方案

　　3.2 發(fā)射模塊

　　發(fā)射模塊由射頻調制/發(fā)射芯片和功率放大芯片組成。其原理如圖4所示。調制/發(fā)射芯片選用MotorolA公司的MC33493,它是由鎖相環(huán)調諧的UHF頻段調制/發(fā)射芯片，采用OOK或FSK調制，具有集成的VCO、環(huán)路濾波器、可調的輸出功率，工作頻段可選擇315~434或868~928MHz.工作頻段由BAND（3） 管腳控制、調制方式則由MODE （14） 管腳設定。RFOUT（10） 管腳的輸出頻率F（oUt） = F（Y1）×[Ratio] （PLL ）。

圖4:發(fā)射模塊

　　本設計中BAND（3） 管腳置低電平，選用868~928MHz的頻段；工作頻率設定在915MHz,f（Y1） = 915MHz/64= 14. 297MHz;MODE （14） 管腳置低電平，采用OOK調制方式；DATACL K（1）、DATA（2）、ENABL E （13） 管腳分別為時(shí)鐘、數據輸入和芯片工作開(kāi)關(guān)，由單片機來(lái)控制。

　　為了提高系統的發(fā)射功率，本設計選用了RFMicroDevice 公司的RF2132功率放大芯片對MC33493輸出的射頻信號進(jìn)行功率放大；RF2132是一種高功率、高效率的線(xiàn)性放大器，具有29dBm的線(xiàn)性輸出功率。

　　3.3 接收模塊

　　接收模塊由射頻接收/解調芯片和信號放大芯片組成。原理如圖5所示。射頻接收/解調芯片選用MotorolA公司的MC33593,它是一種由鎖相環(huán)調諧的UHF頻段低功率射頻接收/解調芯片，工作頻帶在868~928MHz,中頻帶寬為500kHz,采用OOK或FSK調制，由DMDAT（13） 管腳設定。具有集成的VCO、環(huán)路濾波器。

　　本設計中DMDAT（13） 管腳置低電平，采用OOK調制。晶體振蕩器的頻率選擇與MC33493相同。系統時(shí)鐘（11）、數據接口（15、16） 及輸入控制開(kāi)關(guān)（14） 由單片機控制。

　　為了提高系統的接收靈敏度，本設計在天線(xiàn)和射頻接收/解調器之間增加了一套射頻信號放大電路，主要由RF2173組成，其功能是用于對天線(xiàn)接收到的射頻信號進(jìn)行放大，以提高M(jìn)C33593輸入射頻信號的信號強度；RF2173具有最大32dB的增益。

圖5:接收模塊

　　3.4 串口通信模塊

　　讀寫(xiě)器采用RS232接口與計算機通信，電平轉換芯片用ICL232.通過(guò)該接口計算機向讀寫(xiě)器發(fā)送讀、寫(xiě)標簽等命令，讀寫(xiě)器可把結果回送給計算機。

　　4. 軟件設計

　　4.1 主程序

　　由于系統在PC機的監控下工作，兩者之間為主從通信方式。主控模塊上電完成正常初始化過(guò)程后，便進(jìn)入等待狀態(tài)，等PC機發(fā)來(lái)指令。當接收到PC機指令后，轉去處理相應的程序。處理完畢后執行結果信息返回PC機。主程序框圖如圖6所示。

圖6:接收模塊

　　4.2 防沖突程序

　　在讀寫(xiě)器天線(xiàn)所覆蓋的范圍之內有多個(gè)標簽存在時(shí)，讀寫(xiě)器發(fā)送命令后，會(huì )引起響應沖突，從而導致通信失敗。當讀寫(xiě)器檢測到?jīng)_突后，可使用命令來(lái)處理存在的沖突。通過(guò)發(fā)送命令可以記錄讀寫(xiě)器天線(xiàn)覆蓋范圍內的標簽的UID,然后利用UID的唯一性，讀寫(xiě)器和各個(gè)標簽分別建立獨立的通道進(jìn)行通信，從而消除沖突。讀寫(xiě)器首先發(fā)送命令給標簽，在命令的數據域和參數域中分別包含UID的掩碼和掩碼的長(cháng)度，傳送給標簽的掩碼要求是整字節，如果此掩碼不是整字節的話(huà)將自動(dòng)在高位補零。通過(guò)設置標志域的相應標志位，讀寫(xiě)器可以設置接收標簽響應的時(shí)隙為3或6,在各時(shí)隙中，讀寫(xiě)器都可以接收標簽返回的UID,讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)送結束信號的UID和當前時(shí)隙序號的最低4bit加命令數據域中的掩碼進(jìn)行比較，如果不匹配則無(wú)應答，如果匹配將送回自己的UID.在某一時(shí)隙可能出現多個(gè)標簽同時(shí)做出響應，這時(shí)讀寫(xiě)器要記下沖突的標簽掩碼和時(shí)隙計數器的值，以做進(jìn)一步?jīng)_突處理。流程圖如圖7。

圖7:接收模塊

　　5.結束語(yǔ)

　　本文設計的超高頻射頻識別讀寫(xiě)器能夠讀寫(xiě)UCODE HSL 系列多種標簽，讀寫(xiě)速度最快（從單個(gè)標簽上平均讀取64bit,耗時(shí)不超過(guò)6ms每多取32bit耗時(shí)累加1ms;每單個(gè)標簽上平均寫(xiě)入32bit,耗時(shí)不超過(guò)25ms每多寫(xiě)入32bit耗時(shí)累加25ms） ,讀寫(xiě)距離（≥4m） ,有效地解決了多標簽防沖撞問(wèn)題，此超高頻射頻識別系統尤其適用于物流、供應鏈領(lǐng)域。