超高頻射頻識別系統(tǒng)讀寫器設(shè)計(jì)方案

　　3.2 發(fā)射模塊

　　發(fā)射模塊由射頻調(diào)制/發(fā)射芯片和功率放大芯片組成。其原理如圖4所示。調(diào)制/發(fā)射芯片選用MotorolA公司的MC33493,它是由鎖相環(huán)調(diào)諧的UHF頻段調(diào)制/發(fā)射芯片，采用OOK或FSK調(diào)制，具有集成的VCO、環(huán)路濾波器、可調(diào)的輸出功率，工作頻段可選擇315~434或868~928MHz.工作頻段由BAND（3） 管腳控制、調(diào)制方式則由MODE （14） 管腳設(shè)定。RFOUT（10） 管腳的輸出頻率F（oUt） = F（Y1）×[Ratio] （PLL ）。

圖4:發(fā)射模塊

　　本設(shè)計(jì)中BAND（3） 管腳置低電平，選用868~928MHz的頻段；工作頻率設(shè)定在915MHz,f（Y1） = 915MHz/64= 14. 297MHz;MODE （14） 管腳置低電平，采用OOK調(diào)制方式；DATACL K（1）、DATA（2）、ENABL E （13） 管腳分別為時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和芯片工作開關(guān)，由單片機(jī)來控制。

　　為了提高系統(tǒng)的發(fā)射功率，本設(shè)計(jì)選用了RFMicroDevice 公司的RF2132功率放大芯片對MC33493輸出的射頻信號進(jìn)行功率放大；RF2132是一種高功率、高效率的線性放大器，具有29dBm的線性輸出功率。

　　3.3 接收模塊

　　接收模塊由射頻接收/解調(diào)芯片和信號放大芯片組成。原理如圖5所示。射頻接收/解調(diào)芯片選用MotorolA公司的MC33593,它是一種由鎖相環(huán)調(diào)諧的UHF頻段低功率射頻接收/解調(diào)芯片，工作頻帶在868~928MHz,中頻帶寬為500kHz,采用OOK或FSK調(diào)制，由DMDAT（13） 管腳設(shè)定。具有集成的VCO、環(huán)路濾波器。

　　本設(shè)計(jì)中DMDAT（13） 管腳置低電平，采用OOK調(diào)制。晶體振蕩器的頻率選擇與MC33493相同。系統(tǒng)時(shí)鐘（11）、數(shù)據(jù)接口（15、16） 及輸入控制開關(guān)（14） 由單片機(jī)控制。

　　為了提高系統(tǒng)的接收靈敏度，本設(shè)計(jì)在天線和射頻接收/解調(diào)器之間增加了一套射頻信號放大電路，主要由RF2173組成，其功能是用于對天線接收到的射頻信號進(jìn)行放大，以提高M(jìn)C33593輸入射頻信號的信號強(qiáng)度；RF2173具有最大32dB的增益。

圖5:接收模塊

　　3.4 串口通信模塊

　　讀寫器采用RS232接口與計(jì)算機(jī)通信，電平轉(zhuǎn)換芯片用ICL232.通過該接口計(jì)算機(jī)向讀寫器發(fā)送讀、寫標(biāo)簽等命令，讀寫器可把結(jié)果回送給計(jì)算機(jī)。

　　4. 軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 主程序

　　由于系統(tǒng)在PC機(jī)的監(jiān)控下工作，兩者之間為主從通信方式。主控模塊上電完成正常初始化過程后，便進(jìn)入等待狀態(tài)，等PC機(jī)發(fā)來指令。當(dāng)接收到PC機(jī)指令后，轉(zhuǎn)去處理相應(yīng)的程序。處理完畢后執(zhí)行結(jié)果信息返回PC機(jī)。主程序框圖如圖6所示。

圖6:接收模塊

　　4.2 防沖突程序

　　在讀寫器天線所覆蓋的范圍之內(nèi)有多個(gè)標(biāo)簽存在時(shí)，讀寫器發(fā)送命令后，會引起響應(yīng)沖突，從而導(dǎo)致通信失敗。當(dāng)讀寫器檢測到?jīng)_突后，可使用命令來處理存在的沖突。通過發(fā)送命令可以記錄讀寫器天線覆蓋范圍內(nèi)的標(biāo)簽的UID,然后利用UID的唯一性，讀寫器和各個(gè)標(biāo)簽分別建立獨(dú)立的通道進(jìn)行通信，從而消除沖突。讀寫器首先發(fā)送命令給標(biāo)簽，在命令的數(shù)據(jù)域和參數(shù)域中分別包含UID的掩碼和掩碼的長度，傳送給標(biāo)簽的掩碼要求是整字節(jié)，如果此掩碼不是整字節(jié)的話將自動(dòng)在高位補(bǔ)零。通過設(shè)置標(biāo)志域的相應(yīng)標(biāo)志位，讀寫器可以設(shè)置接收標(biāo)簽響應(yīng)的時(shí)隙為3或6,在各時(shí)隙中，讀寫器都可以接收標(biāo)簽返回的UID,讀寫器通過發(fā)送結(jié)束信號的UID和當(dāng)前時(shí)隙序號的最低4bit加命令數(shù)據(jù)域中的掩碼進(jìn)行比較，如果不匹配則無應(yīng)答，如果匹配將送回自己的UID.在某一時(shí)隙可能出現(xiàn)多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)做出響應(yīng)，這時(shí)讀寫器要記下沖突的標(biāo)簽掩碼和時(shí)隙計(jì)數(shù)器的值，以做進(jìn)一步?jīng)_突處理。流程圖如圖7。

圖7:接收模塊

　　5.結(jié)束語

　　本文設(shè)計(jì)的超高頻射頻識別讀寫器能夠讀寫UCODE HSL 系列多種標(biāo)簽，讀寫速度最快（從單個(gè)標(biāo)簽上平均讀取64bit,耗時(shí)不超過6ms每多取32bit耗時(shí)累加1ms;每單個(gè)標(biāo)簽上平均寫入32bit,耗時(shí)不超過25ms每多寫入32bit耗時(shí)累加25ms） ,讀寫距離（≥4m） ,有效地解決了多標(biāo)簽防沖撞問題，此超高頻射頻識別系統(tǒng)尤其適用于物流、供應(yīng)鏈領(lǐng)域。