UHFRFID讀寫器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無源超高頻識(shí)別（UHF RFID）具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、準(zhǔn)確性高、存儲(chǔ)量大、安全性高等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、防偽等領(lǐng)域中，成為未來信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。國(guó)內(nèi)在超高頻頻段RFID芯片設(shè)計(jì)方面發(fā)展較晚，芯片市場(chǎng)幾乎被國(guó)外企業(yè)壟斷。
　　本研究致力于開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能UHF RFID讀寫器芯片，采用ISO/IEC18000-6C/Gen2協(xié)議規(guī)范，設(shè)計(jì)了基帶板級(jí)電路，通過射頻芯片搭建起的射頻電路

2、，共同實(shí)現(xiàn)了完整閱讀器系統(tǒng)。在數(shù)字基帶設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)了完整的UHF RFID讀寫器數(shù)字基帶框架，在數(shù)字基帶發(fā)射鏈路中對(duì)核心電路升余弦濾波器和希爾伯特濾波器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了將 PIE編碼和升余弦濾波器結(jié)合起來的設(shè)計(jì)思路。在數(shù)字基帶發(fā)射鏈路電路中提出了基于高頻采樣的時(shí)鐘同步電路。經(jīng)過電路仿真，發(fā)射鏈路中升余弦濾波器和希爾伯特濾波器較好地完成了合成單邊帶信號(hào)的功能，接收鏈路在電路發(fā)射頻率偏移+/-22％的范圍內(nèi)可以正確采樣和解碼。在讀寫器硬

3、件平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)字基帶采用高性能的 Xilinx Virtex-5 XC5VLX110T FPGA芯片，控制部分采用STM32F103VCT6作為主控芯片，分別論證和設(shè)計(jì)了FPGA工作的核心電路、MCU控制模塊電路、AD和DA電路、電源模塊電路以及射頻及模擬前端電路，完成整個(gè)讀寫器硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)。在協(xié)議處理和控制部分，詳細(xì)分析了6C協(xié)議中讀寫器對(duì)標(biāo)簽完成選擇、盤存和訪問操作的狀態(tài)變化，建立起完整的通信過程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。在此基礎(chǔ)上，以模塊化的

4、編程思想，采用有限狀態(tài)機(jī)的軟件模型，根據(jù)協(xié)議的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖完成了控制部分的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)讀寫器訪問標(biāo)簽的控制。通過測(cè)試，該讀寫器系統(tǒng)的數(shù)字基帶上變頻后的頻譜和發(fā)射信號(hào)的頻譜圖符合6C協(xié)議的發(fā)射模板要求。該讀寫器系統(tǒng)的數(shù)字基帶接收鏈路經(jīng)過信道濾波、時(shí)鐘同步、解碼和CRC校驗(yàn)等電路模塊后可以成功通過CRC校驗(yàn)，誤幀率為0.05%以下。對(duì)整個(gè)閱讀寫器發(fā)射和接收鏈路測(cè)試，讀寫器可以完成完整的RFID系統(tǒng)的盤存周期，成功接收到標(biāo)簽的EPC數(shù)據(jù)并