便攜式超高頻RFID讀寫(xiě)器的FPGA實(shí)現
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3 系統軟件設計
3．1 RF收發(fā)芯片CC1100軟件設計
CC1100操作包括芯片數據讀寫(xiě)、寄存器與命令濾波器設置訪(fǎng)問(wèn)、數據包與數據傳輸速率設置、FIFO訪(fǎng)問(wèn)、低功耗策略等。RFID讀寫(xiě)器中CC1100數據傳輸采用同步連續方式，支持硬件數據包處理、FIFO緩沖、數據白化、交錯和前向處理。CC1100數據幀包含前導、同步數據、標簽地址、數據長(cháng)度、讀寫(xiě)命令、數據地址、數據、CRC校驗碼、結束位。其中前導數據、同步數據通過(guò)CC1100寄存器設置硬件自動(dòng)完成、CRC校驗碼硬件自動(dòng)完成，其他數據需軟件設置或配置寄存器。數據幀結構如表1所列。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/190983.htm
CC1100通過(guò)4線(xiàn)SPI接口與FPGA連接，對內部不同寄存器和不同命令濾波器操作完成數據收發(fā)。當SO引腳讀數據時(shí)SCLK必須在第一個(gè)上升沿前被拉低，一個(gè)周期內SCLK下降沿完成1位數據建立，上升沿數據保持；CSn=0片選信號有效，數據正常傳輸；在SCLK控制下SI為同步數據輸入，SO為同步數據輸出。數據通信完成后SCLK保持低電平，等待下次數據通信。CSn=1時(shí)CC1100為降低功耗處于睡眠或晶振停振狀態(tài)。CC 1100采用電磁波激活WOR低功耗技術(shù)，CPU處于深度睡眠等待接收狀態(tài)，數據到來(lái)后，無(wú)須喚醒CPU而直接存儲到RX FIFO。
CC1100內部可分為配置寄存器地址(0x00～0x2F)和命令濾波器地址(0x30～0x3F)。配置寄存器設置SPI引腳狀態(tài)、數據調制方式、編碼方式、校驗方式、數據傳輸速率、信道帶寬等；寄存器狀態(tài)字STATE第6位到第4位查詢(xún)當前工作狀態(tài)，000為空閑狀態(tài)，001為接收狀態(tài)，010為發(fā)送狀態(tài)；命令濾波器設置當前工作狀態(tài)，SRX 0x34=0xFF時(shí)啟用接收模式，STX 0x35=0xFF時(shí)啟用發(fā)送模式。CC1100分別具有一個(gè)64位RX FIFO和TX FIFO，STATE狀態(tài)字監測FIFO是否溢出。讀RX FIFO前必須保證FIFO不為空，寫(xiě)TX FIFO前必須保證FIFO為空，否則讀寫(xiě)數據將出錯。CC1100寄存器與濾波器設置可以通過(guò)軟件SmartRF Studio得到最佳配置。
CC1100數據傳輸速率通過(guò)MDMCFG3．DRATE_M和MDMCFG4．DRATE_E配置寄存器和晶振頻率設置，先設定數據傳輸速率和晶振頻率，計算出MDMCFG3．DRATE_M和MDMCFG4．DRATE_E配置寄存器值。
3．2 ISO18000-6C空中接口協(xié)議
傳輸頻率范圍：860～960MHz。
調制方式：ASK，每個(gè)信道500kHz，可設置52個(gè)信道，標簽采用反向散射調制。
最大發(fā)射功率：4W。
編碼方式：PIE，Miller，FM0。
校驗方式：CRC-16。
數據傳輸速率：40～640kbps。
4 系統實(shí)驗結果和結論
RFID系統測試包括軟件測試、硬件測試、穩定性和EMI測試。軟件測試包括用戶(hù)軟件、中間件、標簽軟件、編解碼信號測試；硬件測試包括發(fā)射功率、收發(fā)距離、收發(fā)夾角、標簽數量；EMI和穩定性測試包括復雜電磁干擾測試等。用到的儀器有數字存儲示波器、矢量分析儀、邏輯測試儀、頻譜分析儀、NRT功率計測試儀。它們對讀寫(xiě)次數與數據正確率、讀寫(xiě)器一標簽距離與數據正確率、天線(xiàn)發(fā)射功率與數據傳輸距離、天線(xiàn)對信號放大倍數與信號頻率關(guān)系進(jìn)行相關(guān)測試與數據分析。
經(jīng)測試，RF放大器對889 MHz信號放大倍數最大，讀寫(xiě)器與標簽最大數據傳輸速率為240 kbps；傳輸距離在1 m內天線(xiàn)發(fā)射功率為1．1 dBm，調整發(fā)射功率，最大傳輸距離可達3 m?；贗S018000-6C標準射頻標簽協(xié)議RFID便攜式系統工作穩定可靠，只需USB與PC機連接便可實(shí)現讀寫(xiě)器與PC機數據通信，簡(jiǎn)單、方便、可靠，可用于工業(yè)控制、消費類(lèi)電子、食品安全追蹤、現代物流、校園一卡通等場(chǎng)所。
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