提出一種主動式RFID標簽的設(shè)計方案，實現(xiàn)了主動式RFID標簽的低成本、長距離、防沖突、電池供電、長壽命。

RFID讀寫器正常情況下一個時間點只能對磁場中的一張RFID卡進行讀或?qū)懖僮?，但是實際應(yīng)用中經(jīng)常有當(dāng)多張卡片同時進入讀寫器的射頻場，讀寫器怎么處理呢?讀寫器需要選出特定的一張卡片進行讀或?qū)懖僮?，這就是標簽防碰撞。

符號時間的中間跳變在接收同步信號時非常重要，尤其當(dāng)多個卡片都處于RFID的閱讀器的操作范圍之內(nèi)時的防沖突檢測過程更為重要。然而

讀寫器的沖突是指由一個讀寫器檢測到，并且由另一個讀寫器所引起的干擾。它主要有三種表現(xiàn)形式。

RFID讀寫器正常情況下一個時間點只能對磁場中的一張RFID卡進行讀或?qū)懖僮?，但是實際應(yīng)用中經(jīng)常有當(dāng)多張卡片同時進入讀寫器的射頻場，讀寫器怎么處理呢?讀寫器需要選出特定的一張卡片進行讀或?qū)懖僮?，這就是標簽防碰撞。防碰撞機制是RFID技術(shù)中特有的問題。在接觸式IC卡的操作中是不存在沖突的，因為接觸式智能卡的讀寫器有一個專門的卡座，而且一個卡座只能插一張卡片，不存在讀寫器同時面對兩張以上卡片的問題。

在當(dāng)前的許多RFID應(yīng)用中，設(shè)備制造商不一定能決定客戶采用什么收發(fā)器，特別是收發(fā)器芯片。因此，為了最大程度地提高自己在某個特定項目中中標的機會，設(shè)備制造商必須提供這樣的讀卡器，要么它能支持市場上盡可能多的收發(fā)器芯片，要么它本身至少是比較容易定制的。了要求其能支持一系列協(xié)議、標準和收發(fā)器外，客戶對讀卡器可能還有其它功能性方面的要求，如高性能、防沖突、遠/近感應(yīng)距離、移動性及功耗。但在單個讀卡器中很難同時滿足如此之多的要求。為了滿足所有這些要求，制造商可能需要提供一系列可滿足不同要求的讀卡器。

在REID系統(tǒng)中，由于使用的電子標簽常常是無源的，市無源標簽需要在讀寫器的通信過程中獲得自身的能量供應(yīng)。為了保證系統(tǒng)的正常工作，信道編碼方式首先必須保證不能中斷讀寫器對電子標簽的能量供應(yīng)。另外，作為保障系統(tǒng)可靠工作的需要，還必須在編碼中提供數(shù)據(jù)一級的校驗保護，編碼方式應(yīng)該提供這T功能，并可以根據(jù)碼型的變化來判斷是否發(fā)生誤碼或有電子標簽沖突發(fā)生。

本文對基于MSP430F2012和nRF24L01的有源RFID標簽的設(shè)計進行了詳細的介紹。對2款芯片的低功耗性能進行了分析并提出了自己的低功耗設(shè)計方案;結(jié)合了RFID定位的特點，介紹了有別于一般以識別為主要目的的標簽的設(shè)計方法，分析了其軟件設(shè)計流程;針對一般空間內(nèi)被識別目標眾多且常處于移動狀態(tài)的特點，介紹了系統(tǒng)的防沖突能力。

本文介紹了有源標簽的設(shè)計理念出發(fā)，針對煤礦井下一般小范圍空間RFID定位的需求，根據(jù)低功耗、高效率的原則進行RFID標簽的設(shè)計。系統(tǒng)在硬件上采用了單片機和nRF24L01射頻芯片的低功耗組合;軟件上則結(jié)合了RFID定位的特點，介紹了有別于一般以識別為主要目的的標簽的設(shè)計方法，并分析了其軟件設(shè)計流程以及簡單的防沖突能力。通過良好匹配的天線，本設(shè)計有效讀取距離可達幾十米，足以應(yīng)付一般空間內(nèi)定位的需求。

1 引 言 　　射頻識別(RFID)技術(shù)作為一種新興的自動識別技術(shù)，近年來在國內(nèi)外得到了迅速發(fā)展。目前，我國開發(fā)的RFID產(chǎn)品普遍基于中低頻，如二代身份證、票證管理等。在超高頻段我國自主開發(fā)的產(chǎn)品較少，難以適應(yīng)巨大的市場需求以及激烈的國際競爭。超高頻(UHF)標簽是指工作頻率在860～960 MHz的RFID標簽，具有可讀寫距離長、閱讀速度快、作用范圍廣等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于物流管理、倉儲、門禁等領(lǐng)域。為適應(yīng)市場需求，本文以EPC C1G2協(xié)議為主，ISO/IEC18000.6為輔，設(shè)計了一種應(yīng)用于超高頻標簽的數(shù)字電路。 　　2 UHF RFID標簽的工作原理 　　射頻識別系統(tǒng)通常由讀寫器(Reader)和射頻標簽(RFID Tag)構(gòu)成。附著在待識別物體上的射頻標簽內(nèi)存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，作為待識別物品的標識性信息。讀寫器可無接觸地讀出標簽中所存的電子數(shù)據(jù)或者將信息寫入標簽，從而實現(xiàn)對各類物體的自動識別和管理。讀寫器與射頻標簽按照約定的通信協(xié)議采用先進的射頻技術(shù)互相通信，其基本通訊過程如下。 　　(1)讀寫器作用范圍內(nèi)的標簽接收讀寫器發(fā)送的載波能量，上電復(fù)位; 　　(2)標簽接收讀寫器發(fā)送的命令并進行操作; 　　(3)讀寫器發(fā)出選擇和盤存命令對標簽進行識別，選定單個標簽進行通訊，其余標簽暫時處于休眠狀態(tài); 　　(4)被識別的標簽執(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)讀寫器對余下標簽繼續(xù)搜索，重復(fù)(3)、(4)分別喚醒單個標簽進行讀取，直至識別出所有標簽。 　　3 UHF RFID標簽的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)規(guī)格 　　UHF RFID標簽的示意圖如圖1所示，由模擬和數(shù)字兩部分組成。模擬電路主要包括天線、喚醒電路、時鐘產(chǎn)生電路、包絡(luò)檢波電路、解調(diào)電路和反射調(diào)制電路;數(shù)字部分主要實現(xiàn)EPC通信協(xié)議，識別讀寫器發(fā)出的命令并執(zhí)行，如實現(xiàn)多標簽閱讀時的防沖突方法、執(zhí)行讀寫器發(fā)送的讀寫命令、實現(xiàn)讀寫器和標簽的通訊過程以及對輸出數(shù)據(jù)進行編碼等。協(xié)議規(guī)定的標簽系統(tǒng)規(guī)格如表1所示。 　　 　　圖1 UHF RFID標簽的示意圖 　　表1 UHF RFID標簽系統(tǒng)規(guī)格 　　 　　4 標簽數(shù)字電路的設(shè)計方法 　　4.1 電路的整體系統(tǒng)設(shè)計 　　經(jīng)過對協(xié)議內(nèi)容的深入研究，本文采用Top.down的設(shè)計方法，首先對電路功能進行詳細描述，按照功能對整個系統(tǒng)進行模塊劃分;再用VHDL硬件描述語言進行RTL代碼設(shè)計并進行功能仿真;功能驗證正確后，采用EDA工具，

根據(jù)ISO18000-6C標準，采用EP1C6Q240FPGA以及模擬射頻分立元件，經(jīng)過總體設(shè)計、PCB板設(shè)計與實現(xiàn)、代碼設(shè)計、仿真與下載，以及系統(tǒng)調(diào)試后，完成了基于FPGA的板級標簽的軟、硬件設(shè)計與實現(xiàn)。該系統(tǒng)通過測試，已能夠正常工作，讀寫性能優(yōu)異，并實現(xiàn)了防沖突功能。在此基礎(chǔ)上可以進一步提高其安全性和可靠性，所設(shè)計的標簽數(shù)字電路RTL代碼能夠直接應(yīng)用到標簽芯片開發(fā)中，為下一步設(shè)計出符合該標準的電子標簽芯片提供了有力的保證。

針對超高頻（UHF）RFID標簽群快速運動通過讀卡器的情景進行了研究，分析了ISO/IEC 180006 Type C類防沖突算法的具體實現(xiàn)過程。結(jié)果表明，當(dāng)UHF RFID標簽群在快速運動通過讀卡器范圍時，會產(chǎn)生新舊標簽競爭現(xiàn)象。部分標簽一段時間內(nèi)不被識別，然后離開讀卡器識別范圍，導(dǎo)致“漏讀”，造成系統(tǒng)不可靠。在Type C類防沖突算法的前提下，提出了兩種解決方案。

該方案在硬件上采用了MSP430F2012單片機和nRF24L01射頻芯片的低功耗組合;軟件上則結(jié)合了RFID定位的特點，有別于一般以識別為主要目的的標簽的設(shè)計方法，并分析了其軟件設(shè)計流程以及簡單的防沖突能力。通過良好匹配的天線，本設(shè)計方案有效讀取距離可達幾十米，足以應(yīng)付一般空間內(nèi)定位的需求。

本文介紹了有源標簽的設(shè)計理念出發(fā)，針對煤礦井下一般小范圍空間RFID定位的需求，根據(jù)低功耗、高效率的原則進行RFID標簽的設(shè)計。系統(tǒng)在硬件上采用了MSP430F2012單片機和nRF24L01射頻芯片的低功耗組合;軟件上則結(jié)合了RFID定位的特點，介紹了有別于一般以識別為主要目的的標簽的設(shè)計方法，并分析了其軟件設(shè)計流程以及簡單的防沖突能力。通過良好匹配的天線，本設(shè)計有效讀取距離可達幾十米，足以應(yīng)付一般空間內(nèi)定位的需求。

RFID(Radio Frequency IdentifICation)技術(shù)是利用射頻通信實現(xiàn)的一種非接觸式自動識別技術(shù)。擁有廣闊的發(fā)展前景和巨大的市場潛力。本文介紹了RFID技術(shù)的原理、特點，深入分析了信號傳輸時所采取的反方向散射的調(diào)制方式，影響傳輸距離的因素，最后介紹了在遠程RFID自動識別系統(tǒng)中的讀寫沖突和防沖突算法，更好的解決了遠程RFID系統(tǒng)存在的沖突問題。

該方案在硬件上采用了MSP430F2012單片機和nRF24L01射頻芯片的低功耗組合;軟件上則結(jié)合了RFID定位的特點，有別于一般以識別為主要目的的標簽的設(shè)計方法，并分析了其軟件設(shè)計流程以及簡單的防沖突能力。通過良好匹配的天線，本設(shè)計方案有效讀取距離可達幾十米，足以應(yīng)付一般空間內(nèi)定位的需求。

摘要：設(shè)計并提出一種高頻射頻識別系統(tǒng)讀寫器設(shè)計的新方案。讀寫器采用MF RC500射頻讀寫芯片，以FPGA作為處理器，符合ISO/IECl4-443標準，工作頻率為13.56MHz，讀寫距離為10cm左右。給出了讀寫器硬件系統(tǒng)的組成和軟件工作流程，對同時讀取多張卡的情況進行了分析，實現(xiàn)了防沖突算法。

摘要：RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)是利用射頻通信實現(xiàn)的一種非接觸式自動識別技術(shù)。擁有廣闊的發(fā)展前景和巨大的市場潛力。本文介紹了RFID技術(shù)的原理、特點，深入分析了信號傳輸時所采取的反方向散射的調(diào)制方式，影響傳輸距離的因素，最后介紹了在遠程RFID自動識別系統(tǒng)中的讀寫沖突和防沖突算法，更好的解決了遠程RFID系統(tǒng)存在的沖突問題。

介紹了EPC CLASS-1/Gen-2 RFID標準所采用的關(guān)鍵技術(shù)及其特點。作為第二代得到廣泛廠商支持的RFID標準，Gen-2標準吸收了其他RFID相關(guān)標準的最新成果，在射頻頻段選擇、物理層數(shù)據(jù)編碼技術(shù)及調(diào)制方式、防沖突算法、標簽訪問控制和隱私保護等關(guān)鍵技術(shù)方面進行了改進，以適應(yīng)標簽低處理能力、低功耗和低成本的要求，使得Gen-2標準在性能上比第一代EPC RFID標準有了顯著提高。

高頻的ISO14443A使用這種防沖突機制，其原理是基于卡片有一個全球唯一的序列號。比如Mifare1卡，每張卡片有一個全球唯一的32位二進制序列號。顯而易見，卡號的每一位上不是“1”就是“0”，而且由于是全世界唯一，所以任何兩張卡片的序列號總有一位的值是不一樣的，也就說總存在某一位，一張卡片上是“0”，而另一張卡片上是“1”。

本文設(shè)計的讀卡器系統(tǒng)以PICl6F7x單片機作為主控芯片，選用MIFARE S50卡片，讀卡器與卡片間以106kbps速率通信，同時實現(xiàn)讀卡過程中的防沖突處理和對卡E2PROM塊內(nèi)容的讀/寫等功能。

無線射頻識別（RFID）技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。多個標簽同時應(yīng)答一個閱讀器。將重點討論一種針對于UHF頻段的改良動態(tài)二進制搜索算法。使每個電子標簽在單獨的某個時隙內(nèi)占用信道與讀卡器進行通信。

文中主要闡述了基于Philips 系統(tǒng)的RFID讀卡器的設(shè)計，并著重于軟件部分程序的設(shè)計。對初始化、發(fā)送請求、防沖突、選擇卡、三重認證、讀卡和寫卡模塊都給出了詳細的程序流程圖，并作了相應(yīng)的說明。

在深入理解物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)RFID之后，提出將ZigBee和GPS技術(shù)融進射頻識別RFID讀卡器中，形成一個多點自動識別、智能無線組網(wǎng)和實時定位的RFID識別系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺。詳細介紹了該平臺中系統(tǒng)硬件部分和軟件部分，同時運用ALOHA算法解決了閱讀器在讀取EPC電子標簽數(shù)據(jù)時易出現(xiàn)“沖突”現(xiàn)象的問題。通過實驗驗證，該系統(tǒng)定位效果好，實用性強。

在超高頻段, ISO/ IEC 18000-6 標準中6B 多用于交通領(lǐng)域, 而6C 主要用于物流、生產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域。分析了ISO/ IEC 18000-6 C 標準, 基于此標準設(shè)計了一種超高頻射頻識別讀寫器。詳細闡述了讀寫器的軟硬件設(shè)計, 其中硬件設(shè)計主要包括射頻發(fā)送電路、射頻接收電路和數(shù)字基帶處理電路。讀寫器軟件設(shè)計中敘述了整體設(shè)計結(jié)構(gòu)、基于概率、槽計數(shù)器的防沖突算法、發(fā)送接收鏈路的數(shù)據(jù)編解碼設(shè)計、16 bit CRC 校驗以及讀寫器對標簽操作命令流程。

當(dāng)一個RFID讀寫器發(fā)射的信號和另一個讀寫囂發(fā)射的信號相干擾時，就會產(chǎn)生讀寫器沖突。除了誤操作，讀寫器沖突的同時，使射頻識別系統(tǒng)總的閱讀速率減慢，而且這些問題在移動或手持式讀寫器中更加嚴重。讀寫器抗沖突算法，通過在控制通道上周期地發(fā)送信標以達到抗沖突的目的。該算法不僅適用于固定式讀寫器，同時還適合移動或手持式讀寫器的射頻網(wǎng)絡(luò)。

在大規(guī)模的RFID 技術(shù)應(yīng)用場合, 要部署大量的讀寫器, 需要進行讀寫器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃, 為了保證整個讀寫器網(wǎng)絡(luò)的通信需求, 需要進行讀寫器之間的協(xié)調(diào)。本文對超高頻RFID 讀寫器組網(wǎng)和協(xié)調(diào)技術(shù)進行了研究, 綜述了現(xiàn)有的研究成果, 并對現(xiàn)有的讀寫器沖突解決方法進行了比較,討論了今后的研究方向。

RFID 系統(tǒng)主要由三部分組成， 即電子標簽（tag）、讀寫器（reader） 以及天線（antenna）， 是一種非接觸式的自動識別系統(tǒng)。隨著RFID系統(tǒng)的不斷增多， 多個電子標簽同時將信號送入一個讀寫器的讀寫通道必然會產(chǎn)生信道爭用問題， 如何減少數(shù)據(jù)碰撞從而快速有效的在規(guī)定時間內(nèi)讀取出所有電子標簽的信息成為一個難點。

設(shè)計并提出一種超高頻射頻識別系統(tǒng)讀寫器設(shè)計的新方案。該讀寫器采用Intel R1000收發(fā)器芯片、w78E365微控器，符合Is0 18000—6c和EPC global Gen 2標準，工作頻率為860～960 MHz，讀寫距離在2～10 m之間。同時給出讀寫器硬件系統(tǒng)的組成和軟件工作流程，并針對同時讀取多張卡的情況進行分析，實現(xiàn)了防沖突算法。該讀寫器支持SSB一ASK和DSB-ASK雙重調(diào)制方式，可根據(jù)需要改變使用天線的單、雙模式。

介紹了 RFID 技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，對 RFID 產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展做了分析和預(yù)測。最后，結(jié)合中國實際對如何發(fā)展中國自己的RFID產(chǎn)業(yè)提出了一些建議。

UCODE HSL 是目前唯一的一款能夠工作在UHF 及微波段2.45GHz 的高集成度RFID 無源電子標簽芯片, 并且具有防沖突及沖突仲裁技術(shù)。本文著重從內(nèi)部結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理機制及基本命令等幾個方面論述了UCODE HSL 的工作原理, 并闡述了它在海關(guān)進出車輛自動識別管理系統(tǒng)上的具體應(yīng)用。