高級RFID閱讀器應(yīng)用對處理器的要求
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作者：David Katz Glen Ouellette Rick Gentile Giuse
時間：2008-06-04
來源：今日電子
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1 無源標簽
最簡單的標簽類型是無源標簽。它專門利用閱讀器發(fā)送的rf能量來供電，所以它沒有集成電池的尺寸和成本問題。無源標簽非常便宜，機械魯棒性好，而且外形尺寸非常小（約為指甲大?。?。但是，因為無源標簽的接收功率與它到rfid閱讀器的物理距離成比例，所以這類標簽的缺點是其閱讀范圍有限。
說到范圍，選用的rf頻率與鏈接的實際范圍有很大關(guān)系。低頻（lf）標簽通常采用125～135khz頻段，因為它們的范圍受到限制，所以其主要用途就是訪問控制和動物標簽。高頻（hf）標簽主要工作在13.56mhz頻段，允許的工作范圍大約為一英尺或兩英尺。hf標簽的主要用途是簡單的一對一的對象讀取，如訪問控制、收費以及跟蹤圖書館的書籍等物品。
超高頻（uhf）標簽主要工作在850～950mhz頻段，允許10 英尺甚至更遠的工作范圍。此外，閱讀器可以同時查詢許多uhf標簽，與一對一的hf標簽讀取過程不同。這個特點也有助于滿足在限定區(qū)域內(nèi)多個閱讀器的需求。因為這項功能，uhf標簽在工業(yè)應(yīng)用中很普遍，用于庫存跟蹤和控制。但是uhf標簽的一個主要缺點是不能有效地穿透液體。這使得它們不能用于充滿液體的對象，例如飲料和人體。在跟蹤這些對象時，通常采用hf標簽來代替。
2 半有源標簽
像無源標簽一樣，半有源標簽將rf能量返回到標簽閱讀器來發(fā)送標識信息。但是，它還包含一塊電池為標簽中的ic部分供電，這樣就可以支持一些有趣的應(yīng)用，如在每個標簽中放置傳感器。采用這種方法，每個應(yīng)答器不僅可以發(fā)送靜態(tài)的標識數(shù)據(jù)，還可以發(fā)送一些實時的屬性，如溫度、濕度以及時間和日期。通過采用僅僅為ic和傳感器供電的電池，半有源標簽?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)在成本、尺寸和范圍之間的折中。
3 有源標簽
有源標簽采用集成電池為標簽ic（以及所有的傳感器）和rf發(fā)射器供電，所以它比半有源標簽更進了一步。有源標簽的工作范圍擴展了很大（達到100多米），這就意味著貨物通過閱讀器的速度可以比無源和半有源標簽系統(tǒng)中的速度高得多。另外，有源標簽可以攜帶更多的產(chǎn)品信息，不僅僅是一個簡單的產(chǎn)品id碼。
rfid閱讀器的軟件體系結(jié)構(gòu)
以上介紹的是rfid閱讀器的基本功能，下面將探討如何用一個處理器來實現(xiàn)這些功能。rfid閱讀器軟件體系結(jié)構(gòu)的三個單元是：后端服務(wù)器接口、中間件和前端標簽閱讀器算法。雖然軟件體系結(jié)構(gòu)的各單元各不相同，它們都可以同時運行在一個blackfin處理器上。
后端服務(wù)器及連接
通常，rfid閱讀器包括一個網(wǎng)絡(luò)單元，用于將一個rfid讀取事件連接到中心服務(wù)器。這種后端網(wǎng)絡(luò)接口可能是有線以太網(wǎng)（ieee802.3）、無線以太網(wǎng)（ieee802.11a/b/g）或者例如zigbee（ieee802.15.5）以太網(wǎng)。中心服務(wù)器運行一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其功能包括匹配、跟蹤和存儲。在許多應(yīng)用中，還會有一個“報警”功能。對于供應(yīng)鏈和庫存管理系統(tǒng)，這可能是重新排列提醒；對于安全應(yīng)用則是一次向警衛(wèi)的報警。
當與后端服務(wù)器通信時，利用運行uclinux操作系統(tǒng)的高性能嵌入式處理器來構(gòu)建閱讀器具有極大的優(yōu)勢。tcp/ip協(xié)議棧的魯棒性和sql數(shù)據(jù)庫引擎的可用性等關(guān)鍵因素降低了開發(fā)過程中可能很巨大的開發(fā)和集成負擔。
中間件
在rfid各單元中，中間件是介于前端rfid閱讀器和后端企業(yè)系統(tǒng)之間的軟件翻譯層。中間件過濾閱讀器的數(shù)據(jù)，從而保證沒有多次讀取或無效的數(shù)據(jù)。在早期的rfid系統(tǒng)中，中間件運行在服務(wù)器上。但是在閱讀器完成rfid數(shù)據(jù)過濾越來越普遍，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。這種增強的功能是嵌入式處理器帶給這種應(yīng)用的另外一個好處。
前端閱讀器
信號處理放在閱讀器系統(tǒng)的前端。這種信號處理通常都包含大量的濾波和變換運算，這就是為什么必需采用具有很強的信號處理性能的處理器的原因。
用于rfid閱讀器的處理器
blackfin處理器提供有線和無線網(wǎng)絡(luò)的連接。adsp-bf536/7等處理器的芯片內(nèi)有一個10/100baset的以太網(wǎng)mac子層。在無線方面，可以通過spi和sport外圍設(shè)備接口直接連接到802.15.4 zigbee和ieee 802.11芯片組，無須消耗全部的處理器帶寬就可以達到傳輸線速率。
處理器的并行外圍接口（ppi）可以直接連接上述的adc/dac。有些處理器包括兩個ppi，可以進一步擴展系統(tǒng)的功能。
另外，處理器的上述功能使得它對于一維和二維的條形碼應(yīng)用特別有吸引力，因其能在同一器件上完成系統(tǒng)控制、網(wǎng)絡(luò)連接和圖像處理。
從處理器軟件的角度看，rfid閱讀器產(chǎn)品包括連接到混合信號前端所必需的驅(qū)動程序。另外，有一個dma驅(qū)動器在傳送數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)時也是非常有用的。此外還有基于uclinux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧以及sql數(shù)據(jù)庫引擎。從系統(tǒng)的角度看，附加的功能，例如802.11 wifi卡、usb thumb drive和compactflash卡接口等，可以迅速與blackfin器件集成到一起。
結(jié)論
正如我們所看到的，rfid應(yīng)用不再需要專用的信號處理器用于adc和dac連接，以及用微控制器進行網(wǎng)絡(luò)連接。blackfin系列等處理器可以同時完成網(wǎng)絡(luò)連接和控制功能，為完成轉(zhuǎn)換器連接和模式匹配算法留有足夠的性能余地。這樣也降低了下一代rfid應(yīng)用的材料成本并且加快了產(chǎn)品面市時間。
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