UHF讀寫器設(shè)計(jì)中的FM0解碼技術(shù)

RFID(radio frequency identification)技術(shù)是指以識(shí)別和數(shù)據(jù)交換為目的，利用感應(yīng)、無(wú)線電波或微波進(jìn)行非接觸雙向通信的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有物理對(duì)象的追蹤和管理。2006年EPC global(全球產(chǎn)品電子代碼管理中心)納入ISO／IEC 18000-6C標(biāo)準(zhǔn)，批準(zhǔn)了新標(biāo)準(zhǔn)EPC Gen2，用于900 MHz左右的UHF的RFID技術(shù)規(guī)范，現(xiàn)在被我國(guó)作為第1類第2代UHF RFID 860 MHz-960 MHz通信協(xié)議。UHF頻段RFID系統(tǒng)具有讀寫速度快、存儲(chǔ)容量大、識(shí)別距離遠(yuǎn)、成本低、尺寸小等特點(diǎn)，更適合未來(lái)物流、供應(yīng)鏈領(lǐng)域的應(yīng)用，也為實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”提供可能。因此超高頻RFID系統(tǒng)的發(fā)展是當(dāng)今RFID系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)。這里所提出的UHF讀寫器是基于EPC Gen2標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，閱讀器對(duì)標(biāo)簽的讀寫是通過(guò)發(fā)送射頻能量和對(duì)回波檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中由標(biāo)簽返回給閱讀器數(shù)據(jù)發(fā)送采用FM0編碼格式。

1 FMO編碼原理
FM0(即Bi-Phase Space)編碼的全稱為雙相間隔碼編碼。在一個(gè)位窗內(nèi)采用電平變化表示邏輯。如果電平從位窗的起始處翻轉(zhuǎn)，則表示邏輯“1”。如果電平除了在位窗的起始處翻轉(zhuǎn)，還在位窗中間翻轉(zhuǎn)則表示邏輯“O”。根據(jù)FM0編碼的規(guī)則可以發(fā)現(xiàn)無(wú)論傳送的數(shù)據(jù)是0還是1，在位窗的起始處都需要發(fā)生跳變，如圖1所示。

根據(jù)EPC Gen2協(xié)議規(guī)定，從標(biāo)簽接收剄的數(shù)據(jù)都是FM0編碼格式，是以前同步碼開始的，前同步由2部分構(gòu)成：前12個(gè)前導(dǎo)零與之后的6位特定位。需要注意的是在前同步碼中有1位發(fā)生了偏移(即應(yīng)發(fā)生相轉(zhuǎn)化但實(shí)際上沒有)，表示為“V”，用于區(qū)分前同步碼與數(shù)據(jù)碼，前同步碼之后為收到的數(shù)據(jù)，如圖2所示。

2 UHF讀寫器讀寫原理
根據(jù)EPC Gen2標(biāo)準(zhǔn)，該UHF讀寫器屬于半雙工通信，遵循讀寫器先發(fā)言(RTF)原則，即標(biāo)簽是否需要返回信號(hào)建立在有沒有接收到并正確解調(diào)出讀寫器發(fā)來(lái)的指令。系統(tǒng)開始工作時(shí)，先由讀寫器通過(guò)射頻模塊進(jìn)行調(diào)制，發(fā)出一系列的讀標(biāo)簽指令，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器響應(yīng)區(qū)域時(shí)，接收到射頻能量，開始解調(diào)讀寫器的指令，只有正確得到讀指令后，標(biāo)簽才會(huì)將自己的ID信息等數(shù)據(jù)通過(guò)反向散射方式回發(fā)給讀寫器。讀寫器將收到的反向散射信號(hào)解調(diào)成基帶信號(hào)之后再送到處理器中進(jìn)行解碼處理。
標(biāo)簽主要由射頻接口(天線、數(shù)據(jù)調(diào)制、解調(diào)、電源電路)、控制邏輯及EEPROM存儲(chǔ)器3個(gè)模塊構(gòu)成，調(diào)制解調(diào)模塊完成對(duì)發(fā)送接收信號(hào)的調(diào)制解調(diào)，能量檢測(cè)電路通過(guò)天線線圈接收到電壓后給控制中心提供穩(wěn)定的電壓。控制邏輯由沖突檢測(cè)、讀寫控制、存取控制、EEPROM接口控制和RF接口控制部分組成，主要負(fù)責(zé)處理與外部通信協(xié)議和與讀寫EEPROM。