超高頻RFID丨淺談RFID超高頻讀寫器的讀寫原理

　　RFID超高頻讀寫器的范圍在現(xiàn)代應(yīng)用的非常廣泛，比如智能交通/圖書管理/物流管理/資產(chǎn)管理/供應(yīng)鏈等等，今天主要介紹讀寫模塊，讀寫模塊是整個RFID系統(tǒng)中重要的組成部分之一，由收發(fā)射頻模塊、控制模塊、天線和接口電路組成，讀寫器通過接收電子標(biāo)簽發(fā)出的無線電波接收讀取數(shù)據(jù)。其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。

　　讀寫器首先通過天線向標(biāo)簽發(fā)射出電磁波，標(biāo)簽從電磁波中提取工作所需要的能量，電磁波遇到標(biāo)簽等目標(biāo)后并發(fā)生后向散射一部分電磁波到閱讀器，閱讀器接收解調(diào)后向散射電磁波信號以獲得標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息.它首先是一個雙向通信過程：一條鏈路為讀寫器到標(biāo)簽的信號，另外一條鏈路為標(biāo)簽到讀寫器的信號，只有兩條鏈路都獲得通信成功，射頻設(shè)備才算完成了一次有效通信，因而系統(tǒng)實際識別距離由最短的一條鏈路通信路徑距離決定。

　　基于FPGA RFID讀寫器可分為3個模塊：FPGA最小系統(tǒng)、USB串行總線接口電路、RF信號收發(fā)電路。FPGA最小系統(tǒng)包含F(xiàn)PGA現(xiàn)場可編程邏輯陣列、JTAG配置電路、系統(tǒng)時鐘電路、數(shù)據(jù)存儲電路、顯示電路、電源電路。RFID讀寫器控制核心用Altera公司Cyclone系列的EP1C3T144芯片。由于FPGA基于SRAM技術(shù)，下載配置芯片用Altera公司配套的EPCS1，下載模式采用JTAG模式，20 MHz有源時鐘晶振，0.3寸共陰數(shù)碼管，外接5 V直流電源，經(jīng)兩級LM1085轉(zhuǎn)換為3.3 V和1.5 V電壓，為FPGA內(nèi)核和引腳供電。

　　數(shù)據(jù)存儲芯片選用Catalyst公司CMOS技術(shù)芯片EEPROMCAT24WC02，通過I2C總線與FPGA連接。USB串行總線接口芯片采用南京沁恒公司的USB通用接口芯片。RF信號收發(fā)模塊選用Chipcon公司的SmartRF03技術(shù)和0.18μm CMOS工藝的CC1100芯片作為微波信號收發(fā)前端，通過SPI總線與FPGA連接。

　　在RFID系統(tǒng)中，讀寫器是連接射頻標(biāo)簽和PC機客戶端的核心，通過對讀寫器命令操作，實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)修改、存儲等操作。RFID讀寫器與標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳輸可以分為從讀寫器到標(biāo)簽前向鏈路和標(biāo)簽到讀寫器后向鏈路，前向鏈路與后向鏈路采用半雙工方式通信，數(shù)據(jù)傳輸采用ASK調(diào)制，前向鏈路采用PIE碼，后向鏈路采用Miller碼，系統(tǒng)采用CRC-16校驗碼和特殊防沖突算法保證讀寫正確。

　　RFID通信可分為2步：閱讀器首先獲得在輻射范圍內(nèi)標(biāo)簽ID號，然后對ID號符合要求的標(biāo)簽進行讀寫相應(yīng)操作。讀寫器與上位機USB數(shù)據(jù)通信，通過USB設(shè)備枚舉完成HID人機接口設(shè)備識別和數(shù)據(jù)讀寫。

　　廣州曉網(wǎng)電子科技有限公司（簡稱曉網(wǎng)科技）成立于2011年，位于廣州番禺清華科技園，是一家集研發(fā)、銷售、方案設(shè)計為一體的高新技術(shù)企業(yè)。

　　曉網(wǎng)科技打造的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺曉網(wǎng)云，打通物聯(lián)網(wǎng)傳輸層，實現(xiàn)ZigBee、NB-IOT、Wi-Fi、Ethenet、2G/3G/4G、TTL、RS232、RS485、USB等協(xié)議接口數(shù)據(jù)互通，可進行各種無線數(shù)據(jù)的采集、傳輸、監(jiān)控，廣泛應(yīng)用于智能照明（含道路照明，商業(yè)照明，農(nóng)業(yè)照明）、工廠自動化數(shù)據(jù)采集、溫濕度監(jiān)控、RFID人員物資定位等領(lǐng)域。

　　在智能制造國家戰(zhàn)略背景下，我們的目標(biāo)是：通過為客戶企業(yè)注入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升生產(chǎn)管理效率，幫助客戶實現(xiàn)企業(yè)的科技躍遷。

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