主動式超高頻射頻識別系統(tǒng)設(shè)計

　　射頻識別（RFID）是一種利用射頻信號進(jìn)行識別的技術(shù)，它的基本原理是利用應(yīng)答器直接發(fā)射或反射的電磁波來進(jìn)行通信。根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)答器向讀寫器通信方式可以分為主動式和被動式兩種。主動式射頻就識別系統(tǒng)由于其通信距離遠(yuǎn)、可靠性強(qiáng)、通信速率高等優(yōu)點適用于軍事、物流、交通、物品實時跟蹤定位等領(lǐng)域[1]。過去由于主動式射頻識別系統(tǒng)的應(yīng)答器體積和功耗較大、電池壽命有限等因素,嚴(yán)重限制了主動式RFID 系統(tǒng)的應(yīng)用和普及；近年來射頻和數(shù)字集成電路以及高容量小體積電池技術(shù)的快速發(fā)展，使主動式射頻識別系統(tǒng)在很多應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)入實用化階段。

　　1 系統(tǒng)的硬件組成與通信協(xié)議設(shè)計

　　基于RFIC 的主動式射頻識別系統(tǒng)設(shè)計有利于實現(xiàn)系統(tǒng)的小型化，低功耗，可靠性和靈活性，本文采用Chipcon 公司的CC1100 作為無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。

　　1.1系統(tǒng)組成和原理

　　1.1.1 應(yīng)答器與讀寫器組成

　　系統(tǒng)由應(yīng)答器和讀寫器兩部分組成，如圖1 所示，應(yīng)答器部分由無線傳輸單元、控制單元和供電單元組成；讀寫器部分由無線傳輸單元、控制單元和數(shù)據(jù)傳輸單元組成。

　　圖 1 系統(tǒng)組成原理圖

　　讀寫器中數(shù)據(jù)傳輸單元由兩塊 CC1100 組成，其中一片工作于315MHz，用于發(fā)射單頻點載波，形成激活場區(qū)，另一片工作于433MHz，用于與應(yīng)答器進(jìn)行半雙工通信；控制單元采用TI 的超低功耗單片機(jī)MSP430，降低了系統(tǒng)功耗。控制單元用于配置CC1100 寄存器，處理CC1100 接收到的數(shù)據(jù)，并向外提供RS232/485 接口。應(yīng)答器中數(shù)據(jù)傳輸單元為一片CC1100，用來與讀寫器進(jìn)行無線通信；控制單元用于配置CC1100 寄存器，并對CC1100 的狀態(tài)進(jìn)行管理。

　　1.1.2 控制單元與無線傳輸單元接口

　　CC1100 與MSP430 采用SPI 接口連接，圖1 中已經(jīng)給出了它們之間的連接方式。SPI 總線接口技術(shù)是一種高速、高效率的串行接口技術(shù)，主要用于擴(kuò)展外設(shè)和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。MSP430控制CC1100 進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的流程如圖2 所示。

　　圖 2 數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收流程

　　1.2系統(tǒng)通信協(xié)議

　　應(yīng)答器與讀寫器的非接觸數(shù)據(jù)交換構(gòu)成一個無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),數(shù)據(jù)通過CC1100 在讀寫器和應(yīng)答器之間無線傳輸,本文設(shè)計了以CC1100 作為射頻接口的主動式RFID 系統(tǒng)的通信協(xié)議,可以將基本控制,通信等功能函數(shù)編程寫入控制系統(tǒng),通過調(diào)用函數(shù)功能模塊以完成通信功能。