超高頻射頻識別系統(tǒng)讀寫器設計方案

　　3.2 發(fā)射模塊

　　發(fā)射模塊由射頻調(diào)制/發(fā)射芯片和功率放大芯片組成。其原理如圖4所示。調(diào)制/發(fā)射芯片選用MotorolA公司的MC33493,它是由鎖相環(huán)調(diào)諧的UHF頻段調(diào)制/發(fā)射芯片，采用OOK或FSK調(diào)制，具有集成的VCO、環(huán)路濾波器、可調(diào)的輸出功率，工作頻段可選擇315~434或868~928MHz.工作頻段由BAND（3） 管腳控制、調(diào)制方式則由MODE （14） 管腳設定。RFOUT（10） 管腳的輸出頻率F（oUt） = F（Y1）×[Ratio] （PLL ）。

圖4:發(fā)射模塊

　　本設計中BAND（3） 管腳置低電平，選用868~928MHz的頻段；工作頻率設定在915MHz,f（Y1） = 915MHz/64= 14. 297MHz;MODE （14） 管腳置低電平，采用OOK調(diào)制方式；DATACL K（1）、DATA（2）、ENABL E （13） 管腳分別為時鐘、數(shù)據(jù)輸入和芯片工作開關(guān)，由單片機來控制。

　　為了提高系統(tǒng)的發(fā)射功率，本設計選用了RFMicroDevice 公司的RF2132功率放大芯片對MC33493輸出的射頻信號進行功率放大；RF2132是一種高功率、高效率的線性放大器，具有29dBm的線性輸出功率。

　　3.3 接收模塊

　　接收模塊由射頻接收/解調(diào)芯片和信號放大芯片組成。原理如圖5所示。射頻接收/解調(diào)芯片選用MotorolA公司的MC33593,它是一種由鎖相環(huán)調(diào)諧的UHF頻段低功率射頻接收/解調(diào)芯片，工作頻帶在868~928MHz,中頻帶寬為500kHz,采用OOK或FSK調(diào)制，由DMDAT（13） 管腳設定。具有集成的VCO、環(huán)路濾波器。

　　本設計中DMDAT（13） 管腳置低電平，采用OOK調(diào)制。晶體振蕩器的頻率選擇與MC33493相同。系統(tǒng)時鐘（11）、數(shù)據(jù)接口（15、16） 及輸入控制開關(guān)（14） 由單片機控制。

　　為了提高系統(tǒng)的接收靈敏度，本設計在天線和射頻接收/解調(diào)器之間增加了一套射頻信號放大電路，主要由RF2173組成，其功能是用于對天線接收到的射頻信號進行放大，以提高MC33593輸入射頻信號的信號強度；RF2173具有最大32dB的增益。

圖5:接收模塊

　　3.4 串口通信模塊

　　讀寫器采用RS232接口與計算機通信，電平轉(zhuǎn)換芯片用ICL232.通過該接口計算機向讀寫器發(fā)送讀、寫標簽等命令，讀寫器可把結(jié)果回送給計算機。

　　4. 軟件設計

　　4.1 主程序

　　由于系統(tǒng)在PC機的監(jiān)控下工作，兩者之間為主從通信方式。主控模塊上電完成正常初始化過程后，便進入等待狀態(tài)，等PC機發(fā)來指令。當接收到PC機指令后，轉(zhuǎn)去處理相應的程序。處理完畢后執(zhí)行結(jié)果信息返回PC機。主程序框圖如圖6所示。

圖6:接收模塊

　　4.2 防沖突程序

　　在讀寫器天線所覆蓋的范圍之內(nèi)有多個標簽存在時，讀寫器發(fā)送命令后，會引起響應沖突，從而導致通信失敗。當讀寫器檢測到?jīng)_突后，可使用命令來處理存在的沖突。通過發(fā)送命令可以記錄讀寫器天線覆蓋范圍內(nèi)的標簽的UID,然后利用UID的唯一性，讀寫器和各個標簽分別建立獨立的通道進行通信，從而消除沖突。讀寫器首先發(fā)送命令給標簽，在命令的數(shù)據(jù)域和參數(shù)域中分別包含UID的掩碼和掩碼的長度，傳送給標簽的掩碼要求是整字節(jié)，如果此掩碼不是整字節(jié)的話將自動在高位補零。通過設置標志域的相應標志位，讀寫器可以設置接收標簽響應的時隙為3或6,在各時隙中，讀寫器都可以接收標簽返回的UID,讀寫器通過發(fā)送結(jié)束信號的UID和當前時隙序號的最低4bit加命令數(shù)據(jù)域中的掩碼進行比較，如果不匹配則無應答，如果匹配將送回自己的UID.在某一時隙可能出現(xiàn)多個標簽同時做出響應，這時讀寫器要記下沖突的標簽掩碼和時隙計數(shù)器的值，以做進一步?jīng)_突處理。流程圖如圖7。

圖7:接收模塊

　　5.結(jié)束語

　　本文設計的超高頻射頻識別讀寫器能夠讀寫UCODE HSL 系列多種標簽，讀寫速度最快（從單個標簽上平均讀取64bit,耗時不超過6ms每多取32bit耗時累加1ms;每單個標簽上平均寫入32bit,耗時不超過25ms每多寫入32bit耗時累加25ms） ,讀寫距離（≥4m） ,有效地解決了多標簽防沖撞問題，此超高頻射頻識別系統(tǒng)尤其適用于物流、供應鏈領(lǐng)域。