基于RFID的數據采集網(wǎng)絡(luò )的設計與實(shí)現
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射頻識別技術(shù)RFID(Radio Frequency Identification)作為一種高速發(fā)展的自動(dòng)識別技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：數據讀取方便快捷、識別速度快、可同時(shí)識別多目標、數據容量大、使用壽命長(cháng)、應用范圍廣、標簽數據可動(dòng)態(tài)修改等。因此其推廣應用越來(lái)越廣泛。但目前實(shí)際應用中的讀寫(xiě)器大多只適合單機工作，不適合組網(wǎng)，不便于集中控制，不能應用到多點(diǎn)高密度數據采集場(chǎng)合。基于RS485標準利用超高頻RFID讀寫(xiě)器構建數據采集網(wǎng)絡(luò )，遵循IS018000－6B協(xié)議的電子標簽中的數據，很好解決了多點(diǎn)高密度數據采集的難題。網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數目可以根據具體應用場(chǎng)合靈活設置，最多可以拓展至256個(gè)數據采集節點(diǎn)。節點(diǎn)終端設備還配置有USB接口、LCD顯示、聲光提示、時(shí)鐘模塊等，也可以脫機使用，作為通用的RFID讀寫(xiě)器，讀、寫(xiě)標簽、記錄操作時(shí)間等。
2 整體方案設計
該系統借鑒計算機網(wǎng)絡(luò )中經(jīng)典的C／S架構，利用RS485總線(xiàn)連接整個(gè)網(wǎng)絡(luò )。其中計算機作為網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器，節點(diǎn)終端設備作為客戶(hù)機。計算機向各節點(diǎn)終端設備發(fā)送命令控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò )，接收采集到的數據并做進(jìn)一步處理；節點(diǎn)終端設備主要負責采集標簽數據，響應計算機的命令。系統選用的RS485器件MAX1483使網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數最大可達到256個(gè)。系統方案框圖如圖1所示。
3 硬件電路設計
系統設計的重點(diǎn)在于節點(diǎn)終端設備的設計，即超高頻RFID讀寫(xiě)器的設計。讀寫(xiě)器的主要功能是發(fā)出詢(xún)問(wèn)信號，選擇能量場(chǎng)內的應答器，建立數據通信鏈路并對應答器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。超高頻RFID讀寫(xiě)器的數據采集距離較遠，可達到1～30 m，通過(guò)軟件設置射頻收發(fā)模塊增益大小來(lái)控制讀寫(xiě)距離，靈活地滿(mǎn)足實(shí)際要求。讀寫(xiě)器硬件按照不同的功能可劃分為主控模塊、射頻收發(fā)模塊、電源模塊、數據存儲模塊、接口部分、時(shí)鐘模塊、LCD顯示模塊、聲光提示模塊及調試電路等，具體如圖2所示。
(1)主控模塊選用混合信號系統級器件C8051F340作為節點(diǎn)終端設備的主控器件，負責控制、協(xié)調各功能模塊，實(shí)現數據采集和命令響應。利用器件的雙串口分別控制射頻收發(fā)模塊和RS485接口器件MAX1483；自帶的USB功能控制器構成USB接口；通過(guò)I／O端口模擬I2C時(shí)序控制數據存儲器件AT24C16；通過(guò)I／O端口控制時(shí)鐘DS1302；LCD通過(guò)端口并行傳輸顯示數據，外加其他I／O端口作為輔助控制：由I／O端口控制LED和蜂鳴器構成聲光提示模塊。
(2)射頻收發(fā)模塊選用RMU900超高頻讀寫(xiě)模塊。該模塊通過(guò)天線(xiàn)解調、解碼射頻標簽發(fā)射的信號，把數據發(fā)送給主控器件實(shí)現數據的采集，或將命令和數據編碼、調制后經(jīng)天線(xiàn)發(fā)送給標簽，實(shí)現對標簽的寫(xiě)操作。數據的傳輸通過(guò)與C8051F340的串口O相連的TX0和RX0實(shí)現。圖3為主控模板和射頻收發(fā)模塊原理圖。
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