超高頻RFID讀寫(xiě)器設計

射頻身份識別(RFID，Radio Frequency Identification)，是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它主要由讀寫(xiě)器和標簽組成，具有讀寫(xiě)距離遠、使用壽命高、讀寫(xiě)方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)。隨著(zhù)RFID技術(shù)的深入研究，RFID系列電子產(chǎn)品逐漸應用到千家萬(wàn)戶(hù)，UHF是超高頻段，此頻段讀寫(xiě)器讀寫(xiě)距離遠、讀寫(xiě)速度快，已應用在供應鏈管理、航空管理和后勤管理等行業(yè)。
本文介紹一種UHF頻段的RFID讀寫(xiě)器設計，單片機采用飛利浦的LPC2103，設計簡(jiǎn)單，基于ISO／IEC 18000-6C協(xié)議，可以做到多標簽環(huán)境下成功識別標簽并與其進(jìn)行數據交互。本文對協(xié)議做了大體介紹，闡述了整個(gè)系統設計的硬件架構，重點(diǎn)介紹了軟件設計中的數據基帶處理部分，對防碰撞部分、脈沖間隔編碼(PIE編碼)和雙向間隔解碼(FMO解碼)做了詳細介紹。

1 ISO／IEC 18000-6C協(xié)議
1．1 ISO／IEC 18000-6C協(xié)議簡(jiǎn)介
ISO／IEC 18000是基于物品管理的射頻識別(RFID)的國際標準，按工作頻率的不同分為7部分，第6部分頻率為860～930 MHz，即UHF頻段。ISO／IEC 18000-6系列標準包括了ISO／IEC 18000-6A，ISO／IEC 18000-6B和ISC／IEC 18000-6C三種類(lèi)型，6B主要應用于交通領(lǐng)域，6C主要應用于物流、生產(chǎn)管理和供應鏈管理領(lǐng)域。由于生產(chǎn)銷(xiāo)售的數量遠遠超過(guò)B類(lèi)，C類(lèi)有逐步替代B類(lèi)的趨勢，成為目前RFID研究的熱點(diǎn)。
ISO／IEC18000-6C協(xié)議規定了讀寫(xiě)器與標簽的物理和邏輯要求，采用讀寫(xiě)器先發(fā)言的形式。表1為此規定的讀寫(xiě)器和標簽通信部分參數。

讀寫(xiě)器與標簽通信過(guò)程中濱寫(xiě)器的狀態(tài)分為Select、Inventory和Access 3個(gè)狀態(tài)，而標簽狀態(tài)則分為Ready、Arbitrate、Reply等7個(gè)狀態(tài)。
1．2 防碰撞算法
ISO／IEC 18000-6C協(xié)議采用隨機槽時(shí)隙防碰撞算法，標簽用槽計數器值決定與讀寫(xiě)器通信與否，讀寫(xiě)器用QueryRep來(lái)設置標簽槽時(shí)隙計數器的值，用QueryAdjust設置Q值大小，從而決定標簽槽時(shí)隙計數器的范圍，圖1為選擇Q值的算法。

圖1中參數Q、Qfp和C均為正整數，信息幀長(cháng)度為F=2＾Q-1，Q是動(dòng)態(tài)變化的，初值取round(Qfp)。一個(gè)時(shí)隙后，若該時(shí)隙是沖突時(shí)隙，則將Qfp加上參數C；若是空閑時(shí)隙，則將Qfp減去參數C；若是成功時(shí)隙，則Qfp保持不變。閱讀器根據新的Q=round(Qfp)來(lái)決定是繼續發(fā)送下一個(gè)時(shí)隙還是重新開(kāi)啟一個(gè)新的幀。

2 讀寫(xiě)器硬件設計
讀寫(xiě)器射頻前端設計中發(fā)射通路采用射頻芯片，接收通路采用I、Q相干解調，利用兩級放大器和比較器，其系統硬件設計結構如圖2所示。

依據協(xié)議，擬定了此設計中讀寫(xiě)器與標簽通信的主要參數，如表2所示。