一種電子標簽識讀終端的研究與設(shè)計

電子標簽和識讀終端是構(gòu)成射頻識別系統(tǒng)的基本條件。本文對低頻電子標簽與識讀終端之間的作用基理進行了研究分析，據(jù)此提出了以基站芯片EM4095為射頻接口的識讀終端硬件設(shè)計，并對解碼程序設(shè)計中的關(guān)鍵問題進行了具體論述。

1 引言

　　射頻識別(RFID)是利用無線方式對電子數(shù)據(jù)載體(電子標簽)進行識別的一種新興技術(shù)。與接觸式Ic卡和條形碼識別等系統(tǒng)比較，它有著巨大的優(yōu)勢。利用射頻識別技術(shù)，能有效實現(xiàn)對數(shù)量大、分布區(qū)域廣的信息進行智能化管理，達到高效快捷運作的目的，特別是在物流、交通航運、自動收費、服務領(lǐng)域等方面有著廣泛的應用前景。

　　針對工作頻率為100kHz一150kHz的電子標簽EM4100．本文提出了其識讀終端的設(shè)計。

2 無源射頻芯片EM4100工作基理

　　EM4100系列為微型低功耗電子標簽芯片，工作頻率范圍為100kHz～ 150kHz，主時鐘及工作電源取自識讀器發(fā)射的信號。作為接收天線的線圈和微芯片已連好并封裝在一起。內(nèi)部電路分模擬模塊和數(shù)字模塊2大部分。模擬模塊包括：全波整流電路，時鐘提電路，調(diào)制電路；數(shù)字模塊包括： 序列發(fā)生器，只讀存貯器．數(shù)據(jù)編碼器。

　　無源電子標簽與識讀器之間的作用距離滿足關(guān)系rλ(工作波長)，根據(jù)天線理論，屬于天線近區(qū)場(即感應場)。因此，電子標簽天線與識讀終端天線之間的作用是基于電磁感應原理，等效電路見圖1。其中，Ll為識讀器發(fā)射天線電感，L2為電子標簽線圈電感，R2為電子標簽線圈的內(nèi)阻，R L為電子標簽諧振回路的等效負載。

　　互感M在 L2上產(chǎn)生的電壓 作為 L2回路的信號源，由等效電路可推得回路的輸出電壓表達式：

　　在其他因素不變時，若識讀終端發(fā)射的信號頻率與該諧振電路的諧振頻率() 相等，則輸出電壓最大；偏離諧振頻率時，電壓將快速減小。諧振信號經(jīng)整流濾波后作為片工作電源，當該電壓值達到EM4100的要求時，芯片啟動工作。該諧振電路的輸出電壓值取決于Q值、交變磁場強度及頻率。顯然，電子標簽與識讀終端之間的距離直接影響該電壓值。

　　在時鐘提取電路從線圈感應信號提取的主時鐘作用下，序列發(fā)生器發(fā)出存儲器尋址、數(shù)據(jù)串行輸出控制、數(shù)據(jù)編碼控制等信號。芯片內(nèi)存貯有唯一的64bit代碼：9bit起始位、40bit信息位、14bit校驗位、lbit停止位。代碼經(jīng)編碼后控制調(diào)制器中的電流開關(guān)．實現(xiàn)對f0=125kHz載波進行調(diào)幅。每bit數(shù)據(jù)的時間寬度與載波周期的比率有3種選擇：64、32、16。數(shù)據(jù)信號控制應答器天線負載的接通和斷開．識讀器天線上電壓將跟隨變化，實際是應答器(電子標簽)數(shù)據(jù)對識讀器天線電壓進行振幅調(diào)制，實現(xiàn)了應答器數(shù)據(jù)向識讀器的傳輸。這就是所謂的負載調(diào)制。在識讀終端有效作用范圍內(nèi)，電子標簽循環(huán)發(fā)送64bit代碼數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)向識讀終端的傳送。

3 識讀終端硬件系統(tǒng)設(shè)計