一种可编程的多协议RFID 读写器的设计 - 物流产业大数据平台.PDFVIP

一种可编程的多协议 RFID 读写器的设计 刘学钢，程良伦 （广东工业大学自动化学院，广州 510090 ） 来源：微计算机信息 摘要：本文根据动态可编程的思想，利用动态可编程模拟信号处理器(dpASP)，设计了一种能够 读取多种不同协议标签的 UHF 频段 RFID 读写器，并阐述了该读写器的整体结构和设计方法， 最后对 dpASP 进行了编程配置，解决了利用相同的硬件平台、通过不同的软件编程配置来实现 读写器可读写多种不同协议标签的技术难题。 关键词：RFID; FPAA 编程; 多协议读写器 0 引言 射频识别 RFID(Radio Frequency Identification)是一种非接触的自动识别技术。 目前，RFID 技术还未形成统一的全球化标准，应用方面存在着多种标准协议并存的 局面。现已经发布或者是正在制定中的标准主要是与数据采集相关的，其中包括电 子标签(Tag)与读写器(Reader)之间的空气接口、读写器与计算机之间的数据交换协 议、RFID 卷标与读写器的性能和一致性测试规范、以及 RFID 卷标的数据内容编码 标准等[1] 。读写器的硬件设计是RFID 系统中的关键部分之一，目前国内的 RFID 研 究集中在高频系统[2]，在UHF 段或者微波段则较少人研究。本文基于动态可编程的 设计思想，提出了一种能符合多种标准协议的 UHF 频段 RFID 读写器的设计方法， 利用动态可编程模拟信号处理器(dpASP)，实现了一套 915MHz、可支持EPC Global Gen 1、Gen 2(class 0,1,2)和 ISO/IEC18000-6(Type A, Type B)标准的多协议 RFID 读写 器，成功的解决了在同一读写器硬件条件下，通过编程来实现针对不同协议电子标 签进行读写的关键技术问题。 1 1 动态可编程读写器的关键技术 该动态可编程读写器利用三个dpASP(dynamically programmable Analog Signal Processor, 动态可编程模拟信号处理器)和一个RFID状态机(State Machine)来实现动 态可编程的基带信号处理，它使得Reader在数毫秒内即可在不同协议基带间动态切 换，读写不同协议的标签。 在射频识别系统中，能否得到高质量的模拟信号决定了一个测量控制系统的品 质和性能，因此模拟信号处理电路的设计在RFID读写器设计中占有非常重要的地 位。高精度的本地振荡源、I/Q调制解调和动态可编程技术的实现等，都是本设计中 的关键部分。 1.1 数字锁相环频率合成技术 频率合成器作为一种相位锁定装置，是一种频率稳定度较高的离散间隔型频率 信号发生器。在本设计中，我们采用直接数字频率合成技术(Direct Digit Synthesis, 简称DDS) ，相对于传统模拟电路实现的PLL 电路相比，其优点是精度高、功耗低、 易于集成、频率转换时间小且相位连续、易于构建高阶锁相环等。我们利用数字锁 相环和程序分频器构成数字锁相频率合成器。 可编程参考分频器是一个14bit的R计数器，完成对外部温补晶振进行R分频，形 成f R 信号。压控振荡器信号经双模分频器(P/(P+1))和A/B计数器共同完成主分频N ， 得到f V ，f R 信号和f V 在鉴相器中鉴相，输出的误差信号经低通滤波器形成直流信 号，再去控制压控振荡器的频率。当整个环路锁定后，f V = f R ，且有：f O =(BP+A) ×f OSC /R ，其中，N=BP+A ，A 、B分别为7 比特和13比特可编程计数器。本设计中， 为了得到稳定度较高的离散间隔频率信号，我们采用6.4MHz温补晶振，取R=640 ， P=64 ，A=108 ，B=1428 ，这样，得到了高精度和高稳定度的915.00MHz本地振荡源， 2 并且有效地抑制了压控振荡器的噪声。 1.2 正交调制解调技术 在一般远距离的RFID系统中，几乎都采用了IQ正交调制解调技术，使得射