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一种超高频RFID读写器的设计

一种超高频RFID 读写器的设计

2009年第31卷第4期总第178期

物流工程与管理

LOGISTICS ENGINEERING AND MANAGEMENT

1引言

UHF 频段RFID 系统具有读写距离远、多标签识读速度快、抗干扰及穿透能力强以及标签尺寸小等优点，已成为全球RFID 产业和研究部门关注的热点。目前国内对于UHF 频段RFID 的研究尚处于起步阶段，其技术状态与应用要求尚存在很大差距，加之进口读写器的价格昂贵。因此开发拥有自主知识产权的适用于UHF 频段的RFID 读写器具有重要意义。2U H F 频段R FI D 读写器设计原理

2.1

工作原理

国际通用的UHF 频段就是ISM(工业、科学、医药)公用频段，如欧洲使用的865~868M Hz,美国和加拿大等国使用的902~928M Hz 等频段[1][2]，在我国一般选用902~928M 频段。

无源UHF RFID 属于半双工模式，遵循读写器先发言（RTF ）原则，系统开始工作时，先由读写器发出一系列的读标签指令，当标签进入读写器响应区域时，被电磁场激活，开始解调读写器的指令，只有正确得到读指令后，标签才会将自己的ID 信息等数据通过反向散射的方式回发给读写器。在这个时域内，读写器依然给标签提供稳定的能量，发射无调制的载波，即读写器和标签之间的能量交换始终存在。2.2

ISO18000-6B 协议的物理接口[3]

①前向链路（读写器到电子标签的数据传输），采用ASK 调制和曼彻斯特编码。调制指数为11%或99%，速率为10kps 或者40kps 。具体来说就是一种OOK （on-off-key ）键控方式，射频场存在表示“1”，射频场不存在表示“0”。

②反向链路（电子标签到读写器的数据传输），通过反向散射（类似于ASK 调制）给读写器传输信息，速率为40kbps 。数据编码采用双向间隔码（FM 0）。3U H F 频段R FI D 读写器硬件设计

整个硬件部分的设计主要由3个部分组成：

①射频模块；②基带信号处理模块；③主控模块，如图1所示。其工作流程如下：

图1读写器硬件架构图

前向链路：①ARM 处理器接收到计算机主机（HOST ）发送来的命令，启动相应的任务（例如读标签），将空气接口协议栈

□余

尧，刘有源

（武汉理工大学物流工程学院，湖北武汉430063）

【摘要】提出了一种基于嵌入式平台的超高频RFID 读写器的实现方案，接收机采用零中频检波技术。介绍了无源超

高频RFID 读写器的设计原理以及ISO18000-6B 协议，随后重点阐述了读写器的硬件架构以及嵌入式软件的设计。最后给出了该方案的测试结果及相关结论。

【关键词】超高频；嵌入式；零中频检波【中图分类号】

TP873+.11

【文献标识码】

【文章编号】1674-4993(2009)04-0113-03

Design of UHF RFID Reader

□YU Yao ，LIU You-yuan

(College of Logistics Engineering ,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China)

【Abstract 】This paper proposed a novel mechanism of implementing an UHF RFID interrogator based on Embedded Plat －form ，the receiver architecture used Zero-IF Detect Structure.The working principle of an UHF RFID interrogator and ISO/IEC 18000-6B protocol standard were discussed.Then,this paper focused on the hardware structure and the embedded software de －sign of the UHF RFID interrogator.Finally,test results and related conclusions were proposed.

【Key words 】UHF;ARM;Zero-IF Detect

【收稿日期】2009-04-03

【作者简介】余尧(1982-)，男，硕士生，研究方向：射频识别（RFID ）技术及无线通信系统。

刘有源(1956-)，男，教授，硕士生导师，研究方向：无线传感器网络、物流自动化系统等。

·设备设施·

物流工程与管理第31卷

命令发送至FPGA；②FPGA对协议栈命令进行编码，并打包成串行基带信号发送至射频模块进行信号调制；③调制信号被送至功率放大器进行放大后送至天线发射。

反向链路：①标签接收到读写器发送来的信号，获得能量进入上电准备状态，开始执行读写器的命令，并将返回的应答信息以反向散射调制方式送至天线；②返回信号经过解调电路得到I/Q双路数字基带信号，随后两路信号通过低通滤波器后进入基带信号处理模块；③I/Q两路数字基带信号分别进行信号放大处理后，由电压比较器进行双路合并，形成一路基带信号送入FPGA；④FPGA将基带信号进行解码和CRC校验，形成标签信息，传给ARM处理器；⑤ARM处理器将接收的标签信息按照一定的规则传给计算机主机（HOST）进行处理。

3.1射频模块

射频模块位于无线通信系统的最前端，其机构和性能直接影响着整个通信系统。下面将讨论关于射频前端设计的相关要点。

①锁相环电路设计。锁相环电路主要负责产生读写器调制所需要的载波信号。其工作稳定可靠性直接决定读写器的硬件性能。本设计采用锁相环（PLL）频率合成器PLL400。其频率范围是902~928M Hz,并且200KHz可跳，特别适合UHF读写器所需的工作频点数目多、频点要求可变（通过软件设置）、频率高稳定度的要求。PLL400支持标准的三线接口，利用M PU对其进行编程，可实现不同频率的输出。使得读写器最终频率可调，并且保证了相当的带宽。

②功率放大电路设计。为了减小整个布板的面积，功率放大部分选用功放模块PF01411B,该模块具有单电源供电、转换效率高（35.5dbm输出下达45%）等优点，通过控制自动增益控制（APC）引脚，可实现输出功率的调节。应当注意PF01411B的三阶截取点（IP3）为0dBm，即输入信号强度应小于0dBm，从而减少输出信号的失真。PLL400的输出功率为1~3dBm,因此要加入相应的衰减，以保证放大输出后的调制信号有较好的线性度。

③双通道检波接收电路设计。国外的UHF RFID接收机一般采用零中频混频结构，如图2所示。由于目前环形器的隔离度为-25~-30dB，假设发射电路连续载波信号为30dBm，仍然有0dBm左右的连续波信号泄露到接收通道，把接收通道的功率拉高。而一般的混频器的输入信号功率上限均在-5~-10dBm之间，远低于读写器发射通道泄露载波的功率。所以零中频混频结构中，在混频器前级必须要加衰减器，但这会降低读写器的接收灵敏度。同时混频器电路结构复杂，成本昂贵。

零中频检波电路如图3所示，其优点是利用肖特基二极管直接检波调制信号，电路简单，器件成本低。并且肖特基二极管可以承受较高的射频信号输入功率，接收灵敏度完全由肖特基二极管的检波灵敏度决定。值得说明的是，双路检波电路，I-Data和Q-Data是正交信号，且只跟读卡机天线和标签之间的距离（收发信号之间的相位差）有关，当标签位于读卡机天线

覆盖区域里，在每一个确定的时间里，I-Data和Q-Data是唯一确定的，因为I-Data和Q-Data之间的正交性决定了这两个信号不可能同时为零，即总会有一路不为零的信号（I-Data或Q-Data）送入处理器，这就保证了处理器总能收到有效的标签回发信号。

图2零中频混频电路

图3零中频检波电路

3.2信号处理模块

信号处理模块主要功能是：①协议栈命令进行M anchester 编码；②对解调后的信号进行放大处理后实现FM0解码。

M anchester编码器设计。曼彻斯特编码在一个位窗内采用下降沿来表示逻辑“1”，上升沿表示逻辑“0”，即数据“0”变为“01”，数据“1”变为“10”。位中间的跳变既可以作为时钟，又可以作为数据，因此曼彻斯特编码也称为自同步编码。利用FPGA进行数字逻辑运算来实现M anchester编码比较容易，即通过单极性非归零码与定时信号（频率为系统时钟频率的二倍频）的异或运算来产生[4]。

FM0解码器设计。FM0编码是在1个位窗内采用电平变化来表示逻辑，如果电平从位窗的起始处翻转则表示逻辑“1”；如果电平除了在位窗的起始处翻转，还在位窗的中间翻转则表示逻辑“0”。其编码的特点是“11”和“00”代表逻辑“1”，“01”和“10”代表逻辑“0”。由于FM0编码的特点，利用FPGA对接收信息进行FM0解码。信息“0”和信息“1”最明显的不同是在位窗中部有电平跳变，因此只需要使用二倍频时钟在上升沿对输入信号进行两次抽样。如果两次抽样的数值相等，则应该输出信号“1”；否则，输出信号“0”[4]。

3.3主控模块

主控模块采用Samsung公司的S3C2440ARM9处理器为主控芯片。主控模块主要完成如下功能：

①实现和计算机主机（HOST）的通信交互；②和标签的通信交互：空气接口协议栈解析；防冲突算法的实现以及增强功能：包括通过软件设置射频参数、通过软件设置发射功率等。③辅助管理功能，包括任务调度管理、固件内部的文件管理、固件升级管理等[5]。

114

4读写器的嵌入式软件设计

4.1嵌入式软件设计架构

嵌入式软件设计在读写器模块设计中占有重要位置，因为要实现比较复杂的功能，设计采用了嵌入式系统的架构，利用定制的操作系统来实现嵌入式软件的底层平台，利用协议栈的方式来较高效地实现各种标签通信协议和主机（HOST）通信协议。架构设计采用层次化结构，软件架构框图如图4所示。

图4嵌入式软件架构

4.2嵌入式软件系统流程

系统采用占先式机制。每个用户任务可以设置不同的优先级，占先式软件系统内核对任务的调度是按照任务优先级的高低进行。将系统划分为协议函数库和7个任务，按其优先级从高到低的顺序排列依次是：模块接收主机信息任务、模块上传主机信息任务、标签读取任务、标签写入任务、定时任务、模块参数设计任务、模块参数读取任务。同时采用中断管理方式。当有更高级的中断申请时，将目前正在执行的任务挂起。如果优先级更高的任务被中断唤醒，则高优先级的任务在中断嵌套结束后立刻执行。

系统上电以后进入主程序，首先对系统进行自检，并启动7个任务程序，此时系统的运行由软件系统内核来接管，系统流程图如图5所示。

图5系统软件流程图

5结束语

本文设计了一种基于嵌入式平台的超高频读写器,结合FPGA进行基带信号处理，射频前端采用了双通道正交零中频检波技术。测试结果如表1所示：

表1读写器测试结果

识别速度单标签读取时间10ms~20ms；多标签大于20张/秒

识别率单标签接近100%；多标签取决于标签数量

输出功率最大32dbm,20~32dbm可调

识别距离读写均可达到8~10m

识别区域采用定向天线，读写器前方视场范围内

本文创新点：测试结果表明该款读写器主要指标和性能已经基本达到国外同类产品水平，射频前端的简化设计降低了成本的同时提高了读写器的接收灵敏度。其次，利用自定制嵌入式内核来实现系统固件，使得整个系统得以实现较复杂的功能，并且具有较高的灵活性和可靠性。

图6读写器实物图

[参考文献]

[1][德]Klaus Finkenzeller，陈大才译.射频识别（RFID）技术[M].

北京:电子工业出版社,2001.

[2]单承赣,单玉峰,姚磊,等.射频识别（RFID）原理与应用[M].

北京:电子工业出版社,2008.

[3]张纲,杨庆森,程君霞,等.ISO/IEC18000-6（CD）研究综述.

信息技术与标准化[J].2004,4:24.

[4]王海峰，王敬超，张春，等.一种超高频RFID读写器设计[J].

微计算机信息.2008,3-2:P233-235.

[5]张智文.射频识别技术理论与实践[M].北京:中国科学技术

出版社,2008.

第4期余尧等：一种超高频RFID 读写器的设计115

RFID读写器天线设计中比较实用的方法

RFID读写器天线设计中比较实用的方法射频识别技术（Radio Frequency Identification,缩写RFID），射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID应用将继续以供应物流领域为主，在这个领域用RFID 收发器进行包括各种各样的可移动货物/产品的记录和跟踪，在RFID收发器（信用卡大小的塑料/纸标签，内含芯片、射频部分和天线）上的必要存储将继续成为主要的应用。另外的一个可能应用就是将收发器标签贴到纺织品、药品包装或者甚至是单个药盒内。然而，未来RFID还将被用在如地方公共交通、汽车遥控钥匙、传送轮胎气压以及在移动电话等领域内。本文主要通过实际工作中对于各种RFID读写系统的对比，总结研究RFID读写器天线设计中比较实用的方法。 1 实际RFID天线设计主要考虑物理参量磁场强度磁场强度是线圈安匝数的一个表征量，反映磁场的源强弱。磁感应强度则表示磁场源在特定环境下的效果。打个不恰当的比方，你用一个固定的力去移动一个物体，但实际对物体产生的效果并不一样，比如你是借助于工具的，也可能你使力的位置不同或方向不同。对你来说你用了一个确定的力。而对物体却有一个实际的感受，你作用的力好比磁场强度，而物体的实际感受好比磁感应强度。它定义为磁通密度[1]B除以真空磁导率μ0再减去磁化强度μ，即-μH为矢量。这样，在恒定磁场中磁场强度的闭合环路积分仅与环路所链环的传导电流Ic有关而不含束缚分子电流。运动的电荷或者说电流会产生磁场，磁场的大小用磁场强度来表示。RFID天线的作用距离，与天线线圈电流所产生的磁场强度紧密相关。圆形线圈的磁场强度（在近场耦合有效的前提下，近场耦合有效与否的判断在节）可用式（1）进行计算：式中：H是磁场强度；I是电流强度；N为匝数；R为天线半径；x为作用距离。

超高频rfid读写器技术方案

健新科技JX-PU2902多功能RFID读写笔配合智能手机、智能平板等各类型终端，实现RFID 智能识别功能和智能移动终端功能的完美结合，轻松实现各行业资产盘点、智能巡检、人员物资管理等移动互联网应用。 ◆手写笔设计：纳米超纤触控笔头，手写笔外形设计，可作为触控笔使用； ◆RFID空口协议：EPCglobal UHF Class 1 Gen 2、ISO18000-6C、ISO 18000-6B ◆操作简单：两个按键即可实现所有操作功能 ◆状态指示：设备状态通过两组7色LED灯显示，清晰明了 ◆蓝牙4.0：内置蓝牙4.0模块，可与所有具备蓝牙功能的终端进行通信连接，所有具备蓝牙功能的智能终端均可作为采集终端 ◆内置锂电池：内置350mAh锂电池，支持USB充电一、技术指标二、健新RFID读写笔产品优点三、基于RFID读写笔的系统应用四、应用系统的优点：五、典型应用：在某品牌空调外壳中嵌入超高频RFID标签，售后维修通过扫描空调RFID标签获得准确的产品信息，防止售后维修点虚假维修报账。 4S店车辆库存盘点：在一个区域的某类汽车品牌4S店管理中，采用超高频RFID 标签对车辆进行定位，采用RFID蓝牙读写笔对各4S店的车辆进行盘点，防止各 4S店之间库存车辆相互串货。电力资产管理：在某电网公司，采用超高频RFID标签对资产进行标识，使用RFID蓝牙读写笔及平板电脑对电力资产设备进行盘点，解决高压设备的远距离识别问题。行业应用电力：变电所、变压器、高压铁塔、线杆、高压线路、发电厂、电能表读数、安全用具巡检巡更石油：输油管道、天然气管道、油罐库区、油田油井设施巡检巡更铁路：路基、路轨、桥梁、水电、机车、库房、候车大厅、乘警巡逻巡检巡更电信：光缆、电话线路、电话亭、线杆、发射机站巡检巡更公安：巡警、交警、警车、岗哨、狱警巡逻巡检巡更军队：边防、岗哨、弹药库、军需库巡逻巡检巡更粮库：防火、防水、防虫、温度、湿度控制巡检巡更林业：森林防火、森警巡逻、动植物保护、防猎巡检巡更矿业：煤矿井下安全、井上设施、车辆、煤场巡检巡更医院：护士查房、人员考核、保安巡逻巡检巡更邮政：邮箱、库房、趟车的频次/时限管理巡检巡更

125kHzRFID读写器的硬件设计_

中国高新技术企业１２５ｋＨｚＲＦＩＤ读写器的硬件设计文／王萍曾宝国【摘要】射频识别（ＲＦＩＤ）是利用无线方式对电子数据载体（电子标签）进行识别的一种新兴技术。本文针对工作频率为１２５ｋＨｚ的电子标签ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２，介绍了其识读系统的组成及读写终端的硬件设计。【关键词】ＲＦＩＤ读写器硬件设计射频识别技术（ＲＦＩＤ）是近年迅速发展起来的一项新技术，它利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现非接触式信息传递，达到自动识别目的。与接触式ＩＣ卡和条形码识别技术相比，射频识别技术最大的优势在于特别适合对数量大、分布区域广的信息进行智能化管理和高效快捷地运作，因此在物流、交通航运、自动收费、服务领域等方面有着广泛的应用前景。针对工作频率为１２５ｋＨｚ的电子标签ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２，本文介绍了其识读系统的组成及读写终端的硬件设计。１读写器的系统组成本文所研究的ＲＦＩＤ系统为１２５ｋＨｚ近耦合射频识别系统，系统组成如图１所示。ＲＦＩＤ读写器硬件主要由三部分构成：接口电路、控制模块、射频模块及天线。控制中心或Ｉ／Ｏ设备通过接口电路与控制模块通信，向控制模块发送控制命令或接收来自控制模块的数据与操作报告。控制模块采用ＡＴＭＥＬ公司生产的ＡＴ８９Ｓ５２单片机，实现过程控制、数据处理以及通过接口电路完成与控制中心的数据通信或Ｉ／Ｏ设备的数据传输。射频模块用于实现数据调制、解调及收发信号，本系统采用ＲＦＩＤ专用无线基站芯片ＥＭ４０９５作为电子标签与识读终端之间的接口。电子标签采用Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ８８ＦＲ２５６－１２无源可读写标签，使用时可根据用户要求通过读写器将相关信息写入标签。当标签进入读写器的工作范围内时，标签被激活，读写器发送读数据给标签，标签根据接收到的读数据信号将存储单元中指定的数据通过天线发送至读写器，读写器再将处理后的数据通过接口电路送回控制中心；若需要修改标签的数据，可由读写器发送写数据信号给标签，标签收到数据后自动修改内存数据。图１ＲＦＩＤ识读系统的组成２读写器的硬件设计２．１电源电路设计ＥＭ４０９５和ＡＴ８９Ｓ５２的工作电压均为＋５Ｖ，可用２２０Ｖ市电经整流、滤波、稳压后输出稳定的＋５Ｖ的直流电为其供电。＋５Ｖ稳压器采用ＣＷ７８０５，其应用电路如图２所示。图中，滤波电容Ｃ１和Ｃ３的值为１０００μＦ，Ｃ２和Ｃ４为０．３３μＦ。发光二极管Ｄ的作用是显示读写器的电源是否接通，若接通则Ｄ灯亮，无接通则Ｄ灯灭。图２电源电路原理图２．２射频收发模块电路设计ＥＭ４０９５兼容多种传输协议（如ＥＭ４ＯＯＸ、ＥＭ４１５０等），工作频率１００ｋＨｚ￣１５０ｋＨｚ；不需外接晶振，利用内部锁相环ＰＬＬ就可得到与天线匹配的谐振频率；采用调幅同步解调技术，具有睡眠模式，与微控制器的接口简单。ＥＭ４０９５的内部结构如图３所示。接收模块由采样保持器、滤波器、比较器组成。ＤＭＯＤ－ＩＮ端输入的ＡＭ信号在ＶＣＯ输出信号的同步控制下被采样，采样输出信号由端脚ＣＤＥＣ外接的电容隔离直和带通滤波采样（消除输出中的载频成分、高频和低频噪声）后，经异步比较得到对应的数字信号。发送模块由锁相环ＰＬＬ、天线驱动器和调制器组成。其中ＰＬＬ由环路滤波器、相位比较器、压控制振荡器组成。天线感生的信号经耦合电容输入ＤＭＯＤ－ＩＮ端，该信号与天线驱动器的输入信号由相位比较器进行相位比较，形成与相位差对应的电压，作为压控振荡器的控制信号，最终实现对天线发射信号频率的锁定。图３射频芯片ＥＭ４０９５内部结构图ＥＭ４０９５的工作受输入信号ＳＨＤ和ＭＯＤ控制。ＭＯＤ＝０时，芯片工作于只读模式；ＭＯＤ＝１时，芯片工作于读／写模式。ＳＨＤ＝１时，为睡眠模式。芯片供电之后，ＳＨＤ应先为高电平，以初始化芯片，然后再接低电平，芯片即处于收发状态。天线感生到的ＡＭ信号中携带的数据经解调模块解调后由ＤＭＯＤ－０ＵＴ端输出。ＲＤＹ／ＣＬＫ端用于向微控制器提供芯片内部的状态以及与收发信号同步的参考时钟。ＳＨＤ＝１时，ＲＤＹ／ＣＬＫ端输出低电平；ＳＨＤ由高电平变为低电平后，经过约３５ｍｓ，ＲＤＹ／ＣＬＫ端输出同步时钟信号，该参考时钟信号的出现表示发射模块和接收模块已经启动。通过查询ＲＤＹ／ＣＬＫ端信号状态，微控制器即可确定从ＤＭＯＤ－ＯＵＴ端接收数据的时刻。由ＥＭ４０９５构成的射频收发模块电路如图４所示，ＬＡ、ＣＲＥＳ、ＣＤＶ１和ＣＤＶ２组成ＬＣ串联谐振天线，谐振频率为ｆ０＝１／［２π×（ＬＡ、Ｃ０）１／２］，其中Ｃ０＝ＣＲＥＳ＋ＣＤＶ１‖ＣＤＶ２。天线的工作电流与谐振电路Ｑ值有关，可在天线线圈ＬＡ上并联一个电阻调节Ｑ值。图４射频收发／控制模块电路设计２．３控制模块电路设计微控制器ＡＴ８９Ｓ５２负责启动ＥＭ４０９５并接收由ＥＭ４０９５解调的编码数据。ＥＭ４０９５的ＤＭＯＤ－ＯＵＴ端接Ｐ１．０，ＳＨＤ接Ｐ１．１，ＭＯＤ接Ｐ１．２，ＲＤＹ／ＣＬＫ端接Ｐ３．４，用作编解码的同步时钟。图５ＡＴ８９Ｓ５２与ＭＡＸ２３２Ａ电路连接图（下转８８页）科技论坛８５－－

超高频rfid读写器技术方案

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进步RFID读写器的读取效果的解决办法

、管路敷设技术，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接、电气课件中调试下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进、电气设备调试高中资料试卷技术卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试

通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大

对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用电力保护装置

可以看出，在零中频接收模拟输出除了所需要的标签回传数据外，数据帧同步头还混杂了直流偏移干扰以及高频噪声．由于距离较远，有用信号的p-p 值仅有110，波形畸变严重，信噪比较差。经过CIC 及带通滤波，可以得到图4所示的曲线，此时滤波器去除了混杂的噪声，波形变得比较圆滑整齐，能够较容易的分辨出数据帧的同步头和数据位．图中同时显示了过零检测的解码曲线(位于图形下方，方波上边标注的是过零检测的0和1及其样本点数量；下方标注解码结果。2B4 ：0，表示第2字节的第4位解码为0)，该算法在横轴坐标240左边出现了解码判决错误(1B5：1，码元0被判决为1)，表明处理畸变干扰能力有限。图4 直接过零检测解码的效果同时采用直流偏移校正和相干检测方法对同一个数据进行处理，得到的曲线及效果参见图5。解码结果波形显示算法改善了同步头的解码效果。同时，横轴坐标240左边被正确的解码(1B5：0)，证明了该算法在远距离标签返回信号幅度比较小或者标签信号中值波动的情况下，仍然可以正确获得EPC 数据。图5 直流偏移校正及相干检测解码的效果 5 结论本文通过分析零中频架构超高频RFID 读写器数字接收机设计中的性能瓶颈，明确了影响接收性能的噪声干扰、直流偏移及解码问题的成因及解决思路．从基带数字信号处理角度，在过采样滤波处理基础上，给出直流偏移校正和相关解码等解决办法．经过测试验证、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

MHz RFID读写器设计与制作

RFID技术及应用实训报告题目: RFID读写器设计与制作班级: 学号: 姓名: 指导教师: 二〇一五年七月一日

目录第1章RFID读写器的设计与制作..................... 错误!未定义书签。读写器组成与分析.............................. 错误!未定义书签。读写器原理图与PCB设计........................ 错误!未定义书签。读写器原理图............................... 错误!未定义书签。读写器PCB设计............................. 错误!未定义书签。读写器装配与功能测试.......................... 错误!未定义书签。装配....................................... 错误!未定义书签。功能调试................................... 错误!未定义书签。第2章RFID上位机软件开发与调试................... 错误!未定义书签。数据访问层设计与实现.......................... 错误!未定义书签。数据访问层设计............................. 错误!未定义书签。实现过程及代码分析......................... 错误!未定义书签。窗体表示层设计与实现.......................... 错误!未定义书签。设计与实现................................. 错误!未定义书签。总结.............................................. 错误!未定义书签。

基于FPGA的超高频RFID读写器设计

基于FPGA的超高频RFID读写器设计 [日期：2008-10-9 17:48:00] 作者：未知来源：射频识别技术(RFID)是利用射频方式进行远距离通信以达到物品识别目的，可用来追踪和管理几乎所有物理对象在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域，甚至军事用途都具有广泛的应用前景，并且引起了广泛的关注 1 引言 RFID系统一般包括读写器和电子标签(或称应答器)2个部分RFID电子标签(Tag)由芯片与天线(Antenna)组成，每个标签具有惟一的电子编码标签附在物体上以标识目标对象RFID读写器(Reader)的主要任务是控制射频模块向标签发射读写信号，并接收标签的应答对标签信息进行解码，并将信息传输到主机以供处理根据应用的不同，阅读器可以是手持式或固定式本文重点介绍的就是读写器的开发 EPC规范已经颁布第一代规范规范把标签细分为Class 0，Class 1，Class 2三种其中Class 0和Class 1标签都是一次写入多次读取标签，Class 0标签只能由厂商写入信息，用户无法修改，因而又称为只读标签，主要用于供应链管理)Class 1则提供了更多的灵活性，信息可由用户写入一次Class 0和Class 1标签采用不同的空中接口标准进行通信，因此两类标签不能互操作Class 2标签具备多次写入能力，并增加了部分存储空间用于存储用户的附加数据Class 2标签允许加入安全与访问控制、感知网络和Ad Hoc网络等功能支持目前EPCglobal正在制定第二代标签标准，即UHF Class l Generation 2(C1G2)C1G2具有随时更新标签内容的能力，保证标签始终保存最新信息EPC规范 l_0版本包括EPC Tag数据规范、Class 0(900 MHz)标签规范、C1ass 1(13．56 MHz)标签接口规范、Class l(860～930 MHz)标签射频与逻辑通讯接口规范、物理标识语言(PhysicalMarkup Language，PML) 本文重点介绍EPC Class 1读写器系统设计、数字部分设计及FPGA在数字实现上的应用由于U 频段RFID技术的应用还处在早期的发展阶段，符合EPCClass 1协议的读写器在国内还没有相关产品面世本文对相关开发有一定的参考价值 2 EPC Class lb系统设计一个完整的RFID系统包括：读写器、天线、标签和PC机读写器完成对标签(Tag)的读写操作通过RS 232或RS 485总线完成PC机的命令接收和EPC卡号的上传图l是读写器的系统组成框图读写器组成包括与PC机的串口通信部分、单片机和FPGA组成的数字部分、射频部分RF单元实现和标签的通信，数字部分完成对射频部分的控制、回波命令解析PC机接收卡号实现上位机的控制下面对

基于单片机的RFID读写器设计毕业设计

摘要射频识别（Radiofrequency identification ，RFID）,又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。因此，研究、设计和开发RFID系统具有十分重要的理论意义和实际意义。论文系统地论述了射频识别系统和读卡器的理论分析，研究了射频识别系统中的许多关键技术，并提出了射频识别读卡器的设计方案。本文首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况。在充分研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于STC11F32单片机的射频读卡器系统设计的方法。设计采用MFRC522射频读写模块在STC11F32单片机的控制下实现对Mifare卡的读写访问操作。硬件部分设计主要包括单片机控制电路设计，射频模块设计，天线电路设计，串行通信电路设计，声音提示及显示电路设计等，其中详细讨论了读卡器的软件设计方法。软件设计包括单片机处理程序，射频基站芯片RC522的基本操作、Mifare卡操作程序设计、声音提示及显示部分程序等。论文中系统地讨论了软件实现读卡器与Mifare卡之间通信所要求的请求应答、防冲撞、选卡片、认证、读写等功能模块的实现原理。关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522

Abstract Radio frequency identification (radio frequency identification, RFID), also known as electronic tags (e-Tag), is an RF signal automatic target recognition and access to relevant information technology. With the advances in technology, RFID applications widening, has been involved in all aspects of people's daily lives, and will become a basic technology of the future information society. Therefore, research, design and development of RFID systems has important theoretical and practical significance. Discusses the theoretical analysis of radio frequency identification system and card reader to the paper system, many of the key technology of radio frequency identification system, and the design of radio frequency identification reader. This paper firstly analyzes the basic principle of radio frequency identification technology, the research direction and application. In the full study of RF Card basic principle, technical characteristics, relevant international standards, and then put forward based on STC11F32 single chip RF card reader system design method. The design adopts MFRC522radio frequency read write module in STC11F32under the control of a single-chip microcomputer to realize Mifare card read and write access operations. The hardware part of the design including the MCU control circuit design, design of the RF module, Antenna circuit design, circuit design of the serial communication, voice prompts and display circuit design, including detailed discussion of the reader software design methods. Software design, including the microcontroller handler, the basic operation of the RF base station chip RC522, Mifare card operating procedures, voice prompts and display part of the program. The paper discussed the request response communication between the software implementation of the reader with Mifare card required, anti-collision, election card, certification, read and write function module principle. Key words:RFID, reader, IC card, STC11F32, MFRC522

基于单片机的RFID读写器设计

基于单片机的RFID读写器设计摘要射频识别（Radiofrequency identification ，RFID）,又称电子标签（E-Tag），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。因此，研究、设计和开发RFID系统具有十分重要的理论意义和实际意义。论文系统地论述了射频识别系统和读卡器的理论分析，研究了射频识别系统中的许多关键技术，并提出了射频识别读卡器的设计方案。本文首先分析了射频识别技术的基本原理、研究方向和应用情况。在充分研究了射频卡的基本原理、技术特点、国际相关标准后，进而提出了基于STC11F32单片机的射频读卡器系统设计的方法。设计采用MFRC522射频读写模块在STC11F32单片机的控制下实现对Mifare卡的读写访问操作。硬件部分设计主要包括单片机控制电路设计，射频模块设计，天线电路设计，串行通信电路设计，声音提示及显示电路设计等，其中详细讨论了读卡器的软件设计方法。软件设计包括单片机处理程序，射频基站芯片RC522的基本操作、Mifare卡操作程序设计、声音提示及显示部分程序等。论文中系统地讨论了软件实现读卡器与Mifare卡之间通信所要求的请求应答、防冲撞、选卡片、认证、读写等功能模块的实现原理。关键词：射频识别，读卡器，IC卡，STC11F32，MFRC522

超高频射频识别系统读写器设计

第28卷　第3期2005年9月　电　子　器　件 Chinese Journal of Electro n Devices 　 Vo l.28No.3 Sep.2005 Design of UHF RFID Interrogator ZH A NG X iao-p eng1,2,ZH U Yun-long1,L UO H ai-bo1 1.S heny ang Institute o f Au tomation,Chinese A cad emy o f S ciences,S henyang110016,China; 2.G radu ate S chool of the Chine se A cad emy o f S ciences,B eij ing100039,China Abstract:UH F RFID system is becom ing more w idespread due to its advantag e,such as fast read-w rite speed,large m em ory,long recog nition distance and simultaneous read-w rite multi-tag.This paper intro-duces the characteristic and structure and principle and r ead-wr ite method of an UHF RFID tag accorded w ith ISO18000-6Standard,and presents the solution of its interr ogator,ex patiates hardw are design of in-terro gator and flow of softw are prog ram.Its has m er its of fast read-w rite speed(single tag64bit/6ms) and hig h reco gnition rate,and long recog nition distance(≥4m)prove out as a result of practical applica-tio n. Keywords:RFID;tag;interrog ato r;UHF EEACC:7210 超高频射频识别系统读写器设计张晓鹏1,2,朱云龙1,罗海波1 (1.中国科学院沈阳自动化研究所,沈阳110016;2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘　要:超高频射频识别系统具有读写速度快、存储容量大、识别距离远和同时读写多个标签等特点,已经在物流等领域得到越来越广泛的应用。介绍了符合I SO18000-6标准的超高频R FID电子标签主要特点、结构、工作原理及读写方法,提出了相应读写器的解决方案,重点阐述了读写器的硬件设计及软件程序流程。实际应用结果表明该读写器读写速度快(单个标签64bit/6ms)、识别率高,识别距离远(≥4m)。关键词:射频识别;标签;读写器;超高频中图分类号:TM931 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2005)03-0542-04 射频识别(RFID,Radio Frequency Identifica-tio n)技术是一种新兴的自动识别技术。它是利用无线射频方式进行非接触双向数据通信,以达到目标识别并交换数据的目的。可用来跟踪和管理几乎所有的物理对象,在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪及军事等众多领域都有广泛的应用前景。按照工作频段的不同,RFID系统还可以分为低频(135kHz以下)、高频(13.56M Hz)、超高频(860～960MHz)和微波(2.4GHz以上)等几类[1～2]。目前大多数RFID系统为低频和高频系统,但超高频(U HF)频段的RFID系统具有操作距离远、通讯速度快、成本低、尺寸小等优点,更适合未来物流、供应链领域的应用,也为实现“物联网”提供了可能。因此超高频RFID系统的发展是当前RFID系统收稿日期:2005-01-30 基金项目:中科院先进制造基地创新项目(F040210) 作者简介:张晓鹏(1979-),女,硕士研究,研究方向为RFI D软硬件系统及其应用,zhang xp@https://www.wendangku.net/doc/3613771487.html,; 朱云龙(1967-),男,研究员,博士生导师,中科院沈阳自动化研究所先进制造技术实验室主任,主要研究方向为CIM S、分布式智能技术、协同制造理论与方法以及SCM/ERP/CRM系统管理软件的开发等; 罗海波(1967-),男,研究员,硕士生导师,主要研究方向为模式识别与图像处理、DSP系统设计、实时信号处理系统。

远程超高频RFID读写器

远程超高频RFID读写器（USB接口1-6M）描述：远距离读写器自动识别是信息数据自动识读、输入的重要方法和手段，它是以计算机技术和通讯技术发展为基础的一项综合性科学技术。自动识别技术在近几十年中取得了长足的发展，初步形成了一个包括条码技术、磁条(卡)技术、射频技术、光字符识别技术、生物识别技术、远距离读写器等集计算机、光、机、电、通讯等技术为一体的高新科技技术。通常，远距离读写器标签内部所需要的能量比阅读器小得多，这就要求阅读器的接收灵敏度很高。在某些系统中，远距离读写器中的接收和发射相互独立，特别是上行信号和下行信号频率不同时经常采用这样的结构。技术上讲，有可能选择对不同应用全合适的功率值，但有时必须服从一些人为的限制。通常100mW~500mW的发射功率适用于各种RFID远距离读写器系统。在不同的地区、不同领域远距离读写器必须服从无线电电波管理委员会的规定。 SOLID-399X远距离读写器具有多协议兼容、读取速率快、多标签识读、线极化天线、防水型外观设计等优点，可广泛的应用于各种RFID系统中，非常适合客户基于该硬件平台做二次开发。 SOLID-399X远距离读写器典型的应用场合有： ☆物流和仓储管理：物品流动与仓储管理以及邮件、包裹、运输行李等的流动管理； ☆智能停车场管理：停车场的管理与收费自动化； ☆生产线管理：生产工序定点的识别； ☆产品防伪检测：利用标签内存储器写保护功能，对产品真伪进行鉴别； ☆其它领域：在俱乐部管理、图书馆、学生学籍、消费管理、考勤管理、就餐管理、泳池管理等系统都得到了广泛的使用. 使用说明当远距离读写器上电并连接上PC后，PC上位机软件将能够识别到读写器，此时代表读写器已经正常工作，当标签接近远距离读写器时，上位机软件将显示该标签的信号强度及标签ID。本RFID读写器可以同时读取多个标签ID。该远距离读写器使用射频感应读取标签数据，使用读写器时应尽量避免与金属接近，当读写器靠近金属时，射频电波将被金属吸收屏蔽，而会导致读写器读卡距离缩短。同时读写器安装位置应远离马达（电机）、变压器等设备，以减少对读写器的影响。

UHF RFID读写器设计方案

[导读]为了分析UHF RFID读写器系统抗干扰性能，本文提出了基于ISO18000-6 type B 协议下UHF RFID读写器的设计方案，并对其通信过程进行了Simulink仿真，给出了曼彻斯特编解码以及2ASK调制解调的模型。为了分析UHF RFID读写器系统抗干扰性能，本文提出了基于ISO18000-6 type B 协议下UHF RFID读写器的设计方案，并对其通信过程进行了Simulink仿真，给出了曼彻斯特编解码以及2ASK调制解调的模型。最后，结合实际中经常遇到的高斯白噪声信道分析了系统的信道抗干扰性能，给出了系统的误码率随信噪比变化曲线。仿真表明本方案所设计的UHF RFID读写器系统具有较高的抗干扰性能。 0 引言射频识别系统是一种非接触的自动识别系统，通过射频无线信号自动识别目标对象，并进行读、写数据等相关操作，这种无线获取数据的方式在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理众多领域得到广泛应用。 RFID系统由阅读器、电子标签和计算机网络构成，其中读写器是RFID系统信息控制和处理中心，在系统工作中起着举足轻重的作用，其性能的好坏直接影响到数据获取的可靠性和有效性。而超高频读写器在远距离识别以及高速数据读取方面有着显着的优势，为此本文研究基于ISO 18000-6标准的Type B协议下的高频读写器具有重要的现实意义。 1 RFID工作原理

不同的RFID系统，工作原理略有不同，但其依据的基本工作原理是一样的。RFID系统读写器与电子标签基本结构如图1所示。由读写器模块中振荡器产生射频振荡信号，经过载波形成电路产生载波信号，再经过发送通道编码、调制和功率放大后经天线发出射频信号，当电子标签进入到工作区域，读取读写器发送的信号，一部分用于产生能量驱动电源激活自身工作，一部分用于获取信息，并根据指令将带有自身信息的信号经过编码、调制后由天线发送给读写器。读写器再将读取的信号传送给数据处理模块进行相应操作。读写器在RFID 系统中扮演重要的角色，主要负责与电子标签的双向通信，同时接收来自主机系统的控制指令。各种读写器虽然在耦合方式、通信流程、数据传输方法，特别是在频率范围等方面有着根本的差别，但是在功能原理上，以及由此决定的构造设计上，各种读写器是十分类似的。在ISO18000-6 Type B 协议下RFID 系统是基于读写器先发言原理工作，即读写器先发送出一定频率的射频信号，当电子标签进入到该工作区域时，首先产生感