嵌入式無線頻率識別設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)

0引言

無線頻率自動識別設(shè)備(radio frequency identification de-vice RFID)利用射頻力一式讀取數(shù)據(jù)并識別目標對象。與條形碼或磁條等技術(shù)相比較，利用RFID技術(shù)識別電子標簽，基十其閱讀器和收發(fā)器之間的無線鏈接，可獲得更加快速}(1J穩(wěn)定的數(shù)據(jù)讀取能力um若讀寫器讀寫范圍內(nèi)存在多個標簽，就會導(dǎo)致讀寫器對接受信號的錯誤解碼，囚此需要采用防沖突算法來防}h數(shù)據(jù)的碰撞I(IJ導(dǎo)致的系統(tǒng)效率的降低木文設(shè)計并實現(xiàn)了一個基十XScale處理器Intel PXA270的電子標簽閱讀器，它能夠遠距離識別批量標簽，分析了射頻識別系統(tǒng)的標簽碰撞產(chǎn)生的原囚，并介紹解決標簽碰撞的防碰撞算法，這是 一種高性能低成木的電子標簽自動識別力一案。

1RFID系統(tǒng)

RFID的控制系統(tǒng)由閱讀器Reader和電子收發(fā)器兩部分組成，閱讀器Reader通過天線發(fā)出電磁脈沖，收發(fā)器接收脈沖并發(fā)送已存儲的信息到閱讀器作為響應(yīng)。

1.1硬件系統(tǒng)

電子標簽閱讀器硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所不。硬件系統(tǒng)選用Intel公司基十XScale內(nèi)核的PXA270工業(yè)級嵌入式處理器作為電子標簽讀寫器的處理器o PXA270芯片集成了Intel Wire-less MMX無線模塊、32KB的指令Cache, 32KB的數(shù)據(jù)Cache,MMU、外部存儲器控制器,LCD控制器,NOR Flash控制器,4個DMA通道、3通道UART , 2個I2C總線控制器,1個IIS總線控制器,4通道PWM定時器和一個內(nèi)部定時器, GPIO接口、觸摸屏接口、USB Host不II USB Device控制器, SD Card/MMC控制器等。讀寫器的無線發(fā)送接收數(shù)據(jù)模塊由Intel 81000芯片、晶振和天線組成。

1.2軟件系統(tǒng)

讀寫器的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)初始化模塊、電子標簽與讀寫器通信模塊和LCD觸摸屏幕顯T模塊等功能，軟件開發(fā)環(huán)境選用RT-Linux操作系統(tǒng)。電子標簽讀寫器的軟件構(gòu)架如圖2所不。

1.3設(shè)備驅(qū)動

設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機器硬件之間的接口。

斷處理程序掃描特殊鍵盤，確定按鍵并獲得掃描碼。鍵盤驅(qū)動程序流程圖如圖4所不。

2電子標簽防沖突策略

在電子標簽與讀寫器的通信過程中，若有多個標簽同時發(fā)送數(shù)據(jù)時將會出現(xiàn)沖突，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。為了提高讀寫器系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須采用防沖突策略避免標簽數(shù)據(jù)沖突。

2.1 ALOHA動態(tài)幀算法

ALOHA算法是一種有效的防沖突算法。在ALOHA算法的執(zhí)行過程中，由十每個標簽都有ID編號，若標簽進入讀寫器的有效識別范圍內(nèi)則自動向讀寫器發(fā)送自身ID，向讀寫器傳輸數(shù)據(jù)，讀寫器對十每個標簽的識別時間為Tmo讀寫器

由公式(5)可見，當標簽數(shù)量和幀內(nèi)slot數(shù)量相當時，讀寫器系統(tǒng)效率接近最大。動態(tài)幀長度算法流程如圖5所不。

2.2實驗數(shù)據(jù)分析

木文采用動態(tài)幀長度ALOHA算法防}h標簽數(shù)據(jù)沖突。實驗數(shù)據(jù)表明，當標簽數(shù)目達到85個以上時，ALOHA算法的幀時隙slot數(shù)目開始急劇增加，這表明標簽碰撞次數(shù)增加，數(shù)

3結(jié)束語

木文實現(xiàn)了一個基十XScale處理器的嵌入式電子標簽讀寫器系統(tǒng)。該系統(tǒng)的RFID閱讀器封裝了底層的硬件驅(qū)動，功能模塊擴展力一便，實現(xiàn)了對電子標簽的識別功能。為了避免標簽數(shù)據(jù)沖突，該系統(tǒng)采用了基十動態(tài)幀時隙ALOHA防沖突算法，降低了RFID系統(tǒng)中標簽發(fā)生碰撞的概率，提高了電子標簽系統(tǒng)的識別效率和穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠在物流系統(tǒng)中快速準確地檢測貨品，適合用十潮濕、骯臟等惡劣的環(huán)境，具有很好的實用價值。