嵌入式無線頻率識(shí)別設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0引言

無線頻率自動(dòng)識(shí)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(shí)別目標(biāo)對(duì)象。與條形碼或磁條等技術(shù)相比較，利用RFID技術(shù)識(shí)別電子標(biāo)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(gè)標(biāo)簽，就會(huì)導(dǎo)致讀寫器對(duì)接受信號(hào)的錯(cuò)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(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基十XScale處理器Intel PXA270的電子標(biāo)簽閱讀器，它能夠遠(yuǎn)距離識(shí)別批量標(biāo)簽，分析了射頻識(shí)別系統(tǒng)的標(biāo)簽碰撞產(chǎn)生的原囚，并介紹解決標(biāo)簽碰撞的防碰撞算法，這是 一種高性能低成木的電子標(biāo)簽自動(dòng)識(shí)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(chǔ)的信息到閱讀器作為響應(yīng)。

1.1硬件系統(tǒng)

電子標(biāo)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(jí)嵌入式處理器作為電子標(biāo)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(chǔ)器控制器,LCD控制器,NOR Flash控制器,4個(gè)DMA通道、3通道UART , 2個(gè)I2C總線控制器,1個(gè)IIS總線控制器,4通道PWM定時(shí)器和一個(gè)內(nèi)部定時(shí)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(biāo)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(biāo)簽讀寫器的軟件構(gòu)架如圖2所不。

1.3設(shè)備驅(qū)動(dòng)

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和機(jī)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(dòng)程序流程圖如圖4所不。

2電子標(biāo)簽防沖突策略

在電子標(biāo)簽與讀寫器的通信過程中，若有多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)將會(huì)出現(xiàn)沖突，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)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(biāo)簽數(shù)據(jù)沖突。

2.1 ALOHA動(dòng)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(gè)標(biāo)簽都有ID編號(hào)，若標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的有效識(shí)別范圍內(nèi)則自動(dòng)向讀寫器發(fā)送自身ID，向讀寫器傳輸數(shù)據(jù)，讀寫器對(duì)十每個(gè)標(biāo)簽的識(shí)別時(shí)間為Tmo讀寫器

由公式(5)可見，當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量和幀內(nèi)slot數(shù)量相當(dāng)時(shí)，讀寫器系統(tǒng)效率接近最大。動(dòng)態(tài)幀長度算法流程如圖5所不。

2.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

木文采用動(dòng)態(tài)幀長度ALOHA算法防}h標(biāo)簽數(shù)據(jù)沖突。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)標(biāo)簽數(shù)目達(dá)到85個(gè)以上時(shí)，ALOHA算法的幀時(shí)隙slot數(shù)目開始急劇增加，這表明標(biāo)簽碰撞次數(shù)增加，數(shù)

3結(jié)束語

木文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基十XScale處理器的嵌入式電子標(biāo)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(dòng)，功能模塊擴(kuò)展力一便，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子標(biāo)簽的識(shí)別功能。為了避免標(biāo)簽數(shù)據(jù)沖突，該系統(tǒng)采用了基十動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA防沖突算法，降低了RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽發(fā)生碰撞的概率，提高了電子標(biāo)簽系統(tǒng)的識(shí)別效率和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠在物流系統(tǒng)中快速準(zhǔn)確地檢測(cè)貨品，適合用十潮濕、骯臟等惡劣的環(huán)境，具有很好的實(shí)用價(jià)值。