基于ARM的多標(biāo)簽多協(xié)議RFID讀寫器設(shè)計(jì)

摘要：介紹了以ARM9為核心處理器的嵌入式平臺(tái)的多標(biāo)簽多協(xié)議RFID讀寫器的設(shè)計(jì)原理與方法，給出了系統(tǒng)具體的硬件和軟件設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法。采用TI公司的13．56 MHz頻段下的芯片TRF7960作為射頻模塊，通過MSP430F2370與射頻前端芯片通信，有效地提高讀寫器的性能，并在軟件中結(jié)合二進(jìn)制搜索算法實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽防碰撞識(shí)別。該讀寫器經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行，具有穩(wěn)定可靠、操作簡便等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：多標(biāo)簽；多協(xié)議；TRF7960；RFID；讀寫器

引言
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，RFID技術(shù)在服務(wù)領(lǐng)域、貨物銷售與后勤分配、商業(yè)部門、生產(chǎn)企業(yè)和材料流通領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。射頻識(shí)別技術(shù)的基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感耦合或電磁耦合)或雷達(dá)反射的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。
RFID系統(tǒng)不局限于視線，識(shí)別距離遠(yuǎn)。射頻識(shí)別卡具有可讀寫能力，可攜帶大量數(shù)據(jù)，可工作在潮濕、干燥等惡劣環(huán)境下，同時(shí)具有難以偽造和智能性較高等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，不同的射頻標(biāo)簽編碼規(guī)則、不同的空中接口協(xié)議、大量而復(fù)雜的RFID數(shù)據(jù)如何處理等問題嚴(yán)重阻礙了RFID技術(shù)發(fā)揮其巨大作用。基于這種現(xiàn)狀，本文結(jié)合防碰撞算法提出了嵌入式平臺(tái)下的RFID讀寫器設(shè)計(jì)方案。

1 RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
無線射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，常稱為感應(yīng)式電子晶片或近接卡、感應(yīng)卡、非接觸卡、電子標(biāo)簽、電子條碼等。完整的RFID閱讀系統(tǒng)是由讀寫器(Reacler)、應(yīng)答器(Transponder)、天線(Antenna)三部分組成。其動(dòng)作原理為Reader通過Antenna發(fā)射特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅(qū)動(dòng)Transponder電路將內(nèi)部ID Code送出，此時(shí)ReaGler便接收此IDCode。由于此ID Code的唯一性，所以RFID讀寫器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體或商品的自動(dòng)識(shí)別。RFID系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)由中間件、讀寫器、應(yīng)答器等部分組成。

射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本工作方式分為全雙工(Full Duplex)和半雙工(Half Duplex)。無論是哪種工作方式，其信息的發(fā)送都包括編碼、調(diào)制、信道傳輸三個(gè)步驟。對(duì)于數(shù)字通信來說，編碼和調(diào)制方式的選擇顯得尤為重要。
讀寫器與電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸需要3個(gè)主要的功能塊，RFID系統(tǒng)基本通信結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的核心是Samsung公司的ARM9芯片S3C2440A。RFID讀寫器系統(tǒng)硬件電路采用模塊化設(shè)計(jì)方案，將主控模塊(核心板)與擴(kuò)展模塊電路(底板)分開設(shè)計(jì)。主控制模塊包含了最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括處理器S3c2440A、內(nèi)存SDRAM、非易失存儲(chǔ)器Nand Flash、電源轉(zhuǎn)換電路、LED指示電路以及一些旁通電容電路。整體的RFID讀寫器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括主控制模塊、射頻模塊、擴(kuò)展底板Power、JTAG、UART、USB A／B、LCD／TouchScreen、LAN、SD、Audio、LED、Reset等電路。