[摘要] 本文重點介紹epc class 1讀寫器系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)字部分設(shè)計及fpga在數(shù)字實現(xiàn)上的應(yīng)用。由于u 頻段rfid技術(shù)的應(yīng)用還處在早期的發(fā)展階段，符合epcclass 1協(xié)議的讀寫器在國內(nèi)還沒有相關(guān)產(chǎn)品面世。本文對相關(guān)開發(fā)有一定的參考價值。

　　1 引 言

　　射頻識別技術(shù)(rfid)是利用射頻方式進行遠距離通信以達到物品識別目的，可用來追蹤和管理幾乎所有物理對象。在工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理、防偽等眾多領(lǐng)域，甚至軍事用途都具有廣泛的應(yīng)用前景，并且引起了廣泛的關(guān)注。rfid系統(tǒng)一般包括讀寫器和電子標(biāo)簽(或稱應(yīng)答器)2個部分。rfid電子標(biāo)簽(tag)由芯片與天線(antenna)組成，每個標(biāo)簽具有惟一的電子編碼。標(biāo)簽附在物體上以標(biāo)識目標(biāo)對象。rfid讀寫器(reader)的主要任務(wù)是控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射讀寫信號，并接收標(biāo)簽的應(yīng)答。對標(biāo)簽信息進行解碼，并將信息傳輸?shù)街鳈C以供處理。根據(jù)應(yīng)用的不同，閱讀器可以是手持式或固定式。本文重點介紹的就是讀寫器的開發(fā)。

　　epc規(guī)范已經(jīng)頒布第一代規(guī)范。規(guī)范把標(biāo)簽細(xì)分為class 0，class 1，class 2三種。其中class 0和class 1標(biāo)簽都是一次寫入多次讀取標(biāo)簽，class 0標(biāo)簽只能由廠商寫入信息，用戶無法修改，因而又稱為只讀標(biāo)簽，主要用于供應(yīng)鏈管理)class 1則提供了更多的靈活性，信息可由用戶寫入一次。class 0和class 1標(biāo)簽采用不同的空中接口標(biāo)準(zhǔn)進行通信，因此兩類標(biāo)簽不能互操作。class 2標(biāo)簽具備多次寫入能力，并增加了部分存儲空間用于存儲用戶的附加數(shù)據(jù)。class 2標(biāo)簽允許加入安全與訪問控制、感知網(wǎng)絡(luò)和ad hoc網(wǎng)絡(luò)等功能支持。目前epcglobal正在制定第二代標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)，即uhf class l generation 2(c1g2)。c1g2具有隨時更新標(biāo)簽內(nèi)容的能力，保證標(biāo)簽始終保存最新信息。epc規(guī)范l_0版本包括epc tag數(shù)據(jù)規(guī)范、class 0(900 mhz)標(biāo)簽規(guī)范、c1ass 1(13.56 mhz)標(biāo)簽接口規(guī)范、class l(860～930 mhz)標(biāo)簽射頻與邏輯通訊接口規(guī)范、物理標(biāo)識語言(physicalmarkup language，pml)。

　　本文重點介紹epc class 1讀寫器系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)字部分設(shè)計及fpga在數(shù)字實現(xiàn)上的應(yīng)用。由于u 頻段rfid技術(shù)的應(yīng)用還處在早期的發(fā)展階段，符合epcclass 1協(xié)議的讀寫器在國內(nèi)還沒有相關(guān)產(chǎn)品面世。本文對相關(guān)開發(fā)有一定的參考價值。

　　2 epc class lb系統(tǒng)設(shè)計

　　一個完整的rfid系統(tǒng)包括：讀寫器、天線、標(biāo)簽和pc機。讀寫器完成對標(biāo)簽(tag)的讀寫操作。通過rs 232或rs 485總線完成pc機的命令接收和epc卡號的上傳。圖l是讀寫器的系統(tǒng)組成框圖。讀寫器組成包括與pc機的串口通信部分、單片機和fpga組成的數(shù)字部分、射頻部分。rf單元實現(xiàn)和標(biāo)簽的通信，數(shù)字部分完成對射頻部分的控制、回波命令解析 pc機接收卡號實現(xiàn)上位機的控制。下面對各模塊做簡單介紹。

　　2.1 pc 端

　　rfid系統(tǒng)一般要將標(biāo)簽信息讀取到計算機上，然后等待處理 用戶通過pc機可以實現(xiàn)讀寫器控制，完成對標(biāo)簽的讀寫操作。讀寫器與pc機通信是基于rs 232總線，糾錯算法是crc—ccitt算法。

　　-圖1-

　　2.2 射頻模塊

　　讀寫器對標(biāo)簽的讀寫是通過發(fā)送射頻能量和對回波實現(xiàn)的。射頻模一方面將數(shù)字模塊送來的信息完成調(diào)制并發(fā)送。標(biāo)簽應(yīng)答，射頻模塊接收回波信號將他解調(diào)成基帶信號，送到數(shù)字模塊。

　　2.3 數(shù)字模塊

　　數(shù)字模塊由單片機(cygnal c8o51f126)、存儲器(24cz56)，fpga(xl sloo)組成 單片機的功能有：

　　(1)實現(xiàn)與pc機通信，接收pc機命令，完成解析下傳到fpga

　　(2)將fpga送來的epc卡號加算crc—ccitt校驗上傳pc機。擇xilinx公司ise6.2，仿真軟件為modelsim 5.7。設(shè)計實現(xiàn)采取原理圖和vhdl語言相結(jié)合的原則。頂層模塊采用原理圖設(shè)計，功能模塊采用vhdl語言實現(xiàn)。

　　(3)解決多卡碰撞，實現(xiàn)多卡讀取。由于fpga實現(xiàn)多卡讀取算法非常消耗fpga資源，而且需要fpga有大量的存儲器資源存放讀到的卡號，成本較高。而如果由pc機實現(xiàn)多卡讀取算法，則讀取速度很難提高。

　　(4)實現(xiàn)對射頻模塊的鎖相環(huán)頻率控制以及功率控制 讀寫器發(fā)射功率常需要調(diào)整，而且讀寫器有時需要在不同射頻頻率，甚至跳頻下工作。單片機通過對射頻模塊的鎖相環(huán)控制實現(xiàn)對射頻頻率和功率的控制。

　　單片機采用cygnal公司的c8051f126。內(nèi)部有128 k的flash存儲器和8 k的ram，可以在5o mhz主頻下工作。

　　fpga實現(xiàn)epc class l通信協(xié)議，接收單片機控制命令，將命令按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)編碼送到射頻模塊調(diào)制并發(fā)送，然后解調(diào)并接收射頻模塊送來的回波基帶信號，將得到的標(biāo)簽信息發(fā)送給單片機。fpga實現(xiàn)的epc class l命令的基本命令包括scrollid，scrollallid，pinged，quiet，talk，kill；編程命令programid，verifyid，lockid，eraseid 這些命令包括命令的發(fā)送和回