基于FPGA的RFID讀寫(xiě)器設計

摘要：設計并提出一種高頻射頻識別系統讀寫(xiě)器設計的新方案。讀寫(xiě)器采用MF RC500射頻讀寫(xiě)芯片，以FPGA作為處理器，符合ISO／IECl4-443標準，工作頻率為13．56MHz，讀寫(xiě)距離為10cm左右。給出了讀寫(xiě)器硬件系統的組成和軟件工作流程，對同時(shí)讀取多張卡的情況進(jìn)行了分析，實(shí)現了防沖突算法。
關(guān)鍵詞：射頻識別；改進(jìn)米勒編碼；曼徹斯特解碼；現場(chǎng)可編程門(mén)陣列

O 引言
射頻識別技術(shù)(RFID)是一種非接觸的自動(dòng)識別技術(shù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻的方式進(jìn)行非接觸雙向數據通信，對目標加以識別并獲取相關(guān)數據，可用來(lái)追蹤和管理幾乎所有物理對象。與條形碼識別技術(shù)、光學(xué)符號識別技術(shù)、生物識別技術(shù)、IC卡識別技術(shù)等自動(dòng)識別技術(shù)相比，RFID以它特有的無(wú)接觸、抗干擾能力強、可同時(shí)識別多個(gè)物體等優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為自動(dòng)識別中最優(yōu)秀和應用最廣泛的技術(shù)之一。在工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理、防偽等眾多領(lǐng)域，甚至軍事用途都具有廣泛的應用前景。RFID系統一般包括應用系統(PC主機)、讀寫(xiě)器和電子標簽三個(gè)部分。RFID電子標簽(Tag)由微芯片與天線(xiàn)組成，每個(gè)標簽具有唯一的電子編碼。標簽附在物體上以標識目標對象。讀寫(xiě)器(Reader)控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀寫(xiě)信號，接收標簽的應答，并將信息傳輸到主機以供處理。用戶(hù)可以通過(guò)相關(guān)控制主機或者本地終端發(fā)布命令以改變或者定制其工作模式以適應具體應用的需求。本文重點(diǎn)介紹讀寫(xiě)器的開(kāi)發(fā)。

1 讀寫(xiě)器硬件結構設計
其設計以現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)作為處理器，MF RC500收發(fā)芯片作為射頻模塊，通過(guò)RS232串行通信模塊和電平轉換接口MAX232與上位機相連。系統硬件原理見(jiàn)圖1。

1．1 射頻模塊
讀寫(xiě)器對標簽的讀寫(xiě)是通過(guò)發(fā)送射頻能量和對回波的接收實(shí)現的。射頻模塊一方面將數字模塊送來(lái)的信息完成調制放大并發(fā)送，另一方面接收回波信號將其解調成基帶信號，送到數字模塊。讀寫(xiě)器的RF前端子系統主要負責對電子標簽數據的讀取與寫(xiě)入。核心芯片MF RC500由飛利浦公司生產(chǎn)，主要應用于13．56MHz射頻信號的產(chǎn)生、調制、解調等功能。它支持ISO14443A所有的層，適用于各種基于ISO／IEC 14443A標準并且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的應用場(chǎng)合。MF RC500負責與電子標簽的射頻通信，通過(guò)并行數字接口直接連接到處理器。內部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能直接驅動(dòng)近距離操作的天線(xiàn)(可達10cm)。接收器部分提供一個(gè)堅固而有效的解調電路，用于ISOl4443A兼容的應答器信號。