基于FPGA技術(shù)的射頻識別RFID板級標(biāo)簽設(shè)計(jì)

　　射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術(shù)是一種新興的非接觸式自動識別技術(shù)，在工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理、防偽及軍事等眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。它利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，以達(dá)到目標(biāo)識別并交換數(shù)據(jù)的目的，可用來跟蹤并管理幾乎所有的物理對象。RFID電子標(biāo)簽已經(jīng)成為21世紀(jì)全球自動識別技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前，RFID已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，且有國際標(biāo)準(zhǔn) ISO10536，ISO14443，ISO15693，ISO18000，EPCGlobal等幾種。其中，ISO18000-6C屬于超高頻射頻識別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它融合了EPCC1G2標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)是速度快，可以同時讀取的標(biāo)簽數(shù)量多，理論上能讀到1000多個標(biāo)簽；功能強(qiáng)，具有多種寫保護(hù)方式；安全性強(qiáng)。

　　在我國，由于射頻識別技術(shù)起步較晚，應(yīng)用的領(lǐng)域不是很廣，主要的應(yīng)用是基于中低頻的應(yīng)用，包括車輛管理、門禁管理等。目前，超高頻射頻識別技術(shù)及其應(yīng)用在我國正處于初級發(fā)展階段，國內(nèi)目前還沒有成熟的超高頻電子標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)技術(shù)。

　　在此，首先介紹電子標(biāo)簽的工作原理及ISO18000-6C標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)ISO18000-6C標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)超高頻電子標(biāo)簽驗(yàn)證平臺的整體電路。重點(diǎn)討論基于EP1C6Q240FPGA的數(shù)字基帶部分設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后給出了該平臺的測試結(jié)果，驗(yàn)證了平臺設(shè)計(jì)的正確性和可靠性。

　　1 電子標(biāo)簽的工作原理

射頻識別系統(tǒng)通常由讀寫器（Reader）和射頻標(biāo)簽（RFIDTag）構(gòu)成。附著在待識別物體上的射頻標(biāo)簽內(nèi)存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，作為待識別物品的標(biāo)識性信息。讀寫器可無接觸地讀出標(biāo)簽中所存的電子數(shù)據(jù)或者將信息寫入標(biāo)簽，從而實(shí)現(xiàn)對各類物體的自動識別和管理。讀寫器與射頻標(biāo)簽按照約定的通信協(xié)議采用先進(jìn)的射頻技術(shù)互相通信，其基本通信過程如下。

　?。?）讀寫器作用范圍內(nèi)的標(biāo)簽接收讀寫器發(fā)送的載波能量，上電復(fù)位；（2）標(biāo)簽接收讀寫器發(fā)送的命令并進(jìn)行操作；（3）讀寫器發(fā)出選擇和盤存命令對標(biāo)簽進(jìn)行識別，選定單個標(biāo)簽進(jìn)行通信，其余標(biāo)簽暫時處于休眠狀態(tài)；（4）被識別的標(biāo)簽執(zhí)行讀寫器發(fā)送的訪問命令，并通過反向散射調(diào)制方式向讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù)信息，進(jìn)入睡眠狀態(tài)，此后不再對讀寫器應(yīng)答；（5）讀寫器對余下標(biāo)簽繼續(xù)搜索，重復(fù)（3），（4）分別喚醒單個標(biāo)簽進(jìn)行讀取。直至識別出所有標(biāo)簽。

　　標(biāo)簽向讀寫器傳送數(shù)據(jù)是通過反向散射調(diào)制技術(shù)，對于無源電子標(biāo)簽，其本身沒有足夠的發(fā)射能量，所以通過改變天線的匹配阻抗控制天線的反射強(qiáng)弱，阻抗不匹配時天線反射率很大，阻抗匹配時天線反射率很小，以此來表示輸出信號的有無。

　　2 ISO18000-6C標(biāo)準(zhǔn)

ISO18000-6C標(biāo)準(zhǔn)為：

　　工作頻率標(biāo)簽應(yīng)能夠在 860～960MHz的頻率范圍內(nèi)接收從讀寫器發(fā)出的功率并能夠與讀寫器通信。

　　調(diào)制讀寫器應(yīng)采用DSB- ASK，SSB-ASK或PR-ASK調(diào)制方式進(jìn)行通信。標(biāo)簽應(yīng)該能夠解調(diào)上述3種類型的調(diào)制。標(biāo)簽反向散射應(yīng)采用ASK或PSK調(diào)制。標(biāo)簽商選擇調(diào)制形式。讀寫器能夠解調(diào)上述2種調(diào)制。

　　數(shù)據(jù)編碼讀寫器到標(biāo)簽的鏈路應(yīng)采用 PIE編碼，標(biāo)簽將反射散射的數(shù)據(jù)編為該數(shù)據(jù)速率的副載波FMO基帶或Miller調(diào)制。讀寫器發(fā)出編碼選擇的命令。

　　數(shù)據(jù)速率讀寫器到標(biāo)簽的數(shù)據(jù)速率根據(jù)Tari值進(jìn)行選擇，數(shù)據(jù)速率可以從40～640Kb/s。