Microblaze在RFID閱讀器的軟硬件設計中的應用

　　引 言

　　RFID 技術(shù)是從 20 世紀 80 年代走向成熟的一項自動(dòng)識別技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展十分迅速。 目前，在全世界，基于 RFID 技術(shù)的電子標簽，使用已經(jīng) 非常廣泛了，這主要取決于它的特性，RFID 標簽可以使用在幾乎所有的物理對象上。RFID 技術(shù)在 工業(yè)自動(dòng)化，物體跟蹤，交通運輸控制管理，防偽校園卡，電子錢(qián)包，行李標簽，收費系統，醫用裝 置，電子物品的監控和軍事用途等方面已經(jīng)得到了廣泛的應用。例如第二代居民身份證，使用基于 ISO/IEC4443-B 標準的 13.56 MHz 電子標簽，該項 目可以說(shuō)國內乃至國際上最大的RFID 應用的項目之一。

　　RFID 系統由閱讀器(Reader)，電子標簽( Tag) 和后臺數據庫組成 ，見(jiàn)圖1。閱讀器從附著(zhù)在物品上的Tag中讀取數據，這些數據在閱讀器或送給 后臺的數據庫應用程序進(jìn)行處理。閱讀器作為RFID 系統中的關(guān)鍵部件通過(guò)天線(xiàn)與電子標簽進(jìn)行無(wú)線(xiàn) 通信，可以實(shí)現對標簽識別碼和內存數據的讀出或 寫(xiě)入操作。

　　圖 1 RFID 系統構成

　　FPGA 具有開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，靜態(tài)可重復編程和動(dòng)態(tài)在系統編程的特點(diǎn)，已經(jīng)成為當今應用最廣泛的 可編程專(zhuān)用集成電路。目前在 FPGA 的集成開(kāi)發(fā)環(huán) 境中提供各種 I/O 接口的 IP 核，方便實(shí)現各種 I/O 接口。

　　現有的RFID 閱讀器一般是由ARM( AdvancedRISC Machines)結構體系實(shí)現的，一般體積較大，不容易升級。本文研究和實(shí)現了基于FPGA 的閱讀器，這種閱讀器具有結構靈活、體積小、升級容易、方便實(shí)現不同的外設接口等優(yōu)點(diǎn)。

　　論文結構如下第一部分描述閱讀器的總體結構，第二部分是硬件部分結構，第三部分是軟件部分結構，第四部分是閱讀器的實(shí)現。

　　1 基于FPGA 的RFID 閱讀器總體結構

　　閱讀器是由FPGA、射頻模塊、LCD 和FLASH構成的，閱讀器的系統結構見(jiàn)圖2。 標準串口向射頻模塊發(fā)送對標簽操作的命令，用于接收從射頻模塊返回的標簽中的內容，LCD 顯示標簽信息，系統控制程序是系統的核心程序，它協(xié)調各部分的運行， FLASH 存儲器存放數據。

　　圖2 閱讀器的系統結構

　　FPGA 實(shí)現的外部接口有：串口、LCD 接口、FLASH 接口和鍵盤(pán)接口等，射頻模塊內部含有符合RFID 標準的標簽操作程序，能夠執行來(lái)自串口的操作標簽的命令，返回標簽的信息。

　　2 閱讀器的硬件部分結構

　　閱讀器是以FPGA 為核心，控制數據處理交換的模塊結構。FPGA 實(shí)現的模塊有：各個(gè)外設接口和CPU 模塊，這些模塊由該FPGA 內部的可編程邏輯電路實(shí)現的，它完成與射頻模塊的通信，射頻模塊前端與標簽的空中接口通信讀取標簽信息，FPGA 從串口模塊取回標簽信息送LCD 顯示，硬件結構如圖3。

　　圖 3 閱讀器的硬件結構