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C1G2
  • 1 引 言   射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)作為一種新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),近年來在國(guó)內(nèi)外得到了迅速發(fā)展。目前,我國(guó)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(guó)自主開發(fā)的產(chǎn)品較少,難以適應(yīng)巨大的市場(chǎng)需求以及激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。超高頻(UHF)標(biāo)簽是指工作頻率在860~960 MHz的RFID標(biāo)簽,具有可讀寫距離長(zhǎng)、閱讀速度快、作用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于物流管理、倉(cāng)儲(chǔ)、門禁等領(lǐng)域。為適應(yīng)市場(chǎng)需求,本文以EPC C1G2協(xié)議為主,ISO/IEC18000.6為輔,設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于超高頻標(biāo)簽的數(shù)字電路。   2 UHF RFID標(biāo)簽的工作原理   射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由讀寫器(Reader)和射頻標(biāo)簽(RFID Tag)構(gòu)成。附著在待識(shí)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(shí)別物品的標(biāo)識(shí)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(duì)各類物體的自動(dòng)識(shí)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,其基本通訊過程如下。   (1)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(duì)標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別,選定單個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行通訊,其余標(biāo)簽暫時(shí)處于休眠狀態(tài);   (4)被識(shí)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(duì)讀寫器應(yīng)答;   (5)讀寫器對(duì)余下標(biāo)簽繼續(xù)搜索,重復(fù)(3)、(4)分別喚醒單個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行讀取,直至識(shí)別出所有標(biāo)簽。   3 UHF RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)規(guī)格   UHF RFID標(biāo)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(shí)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(shí)現(xiàn)EPC通信協(xié)議,識(shí)別讀寫器發(fā)出的命令并執(zhí)行,如實(shí)現(xiàn)多標(biāo)簽閱讀時(shí)的防沖突方法、執(zhí)行讀寫器發(fā)送的讀寫命令、實(shí)現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽的通訊過程以及對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼等。協(xié)議規(guī)定的標(biāo)簽系統(tǒng)規(guī)格如表1所示。      圖1 UHF RFID標(biāo)簽的示意圖   表1 UHF RFID標(biāo)簽系統(tǒng)規(guī)格      4 標(biāo)簽數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法   4.1 電路的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)   經(jīng)過對(duì)協(xié)議內(nèi)容的深入研究,本文采用Top.down的設(shè)計(jì)方法,首先對(duì)電路功能進(jìn)行詳細(xì)描述,按照功能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分;再用VHDL硬件描述語言進(jìn)行RTL代碼設(shè)計(jì)并進(jìn)行功能仿真;功能驗(yàn)證正確后,采用EDA工具,
  • 本文介紹了一種讀寫器的編解碼部分由FPGA來完成的設(shè)計(jì)方案,由FPGA負(fù)責(zé)前向鏈路的PIE編碼和后向鏈路的FM0/miller解碼,且解碼模塊可對(duì)標(biāo)簽突發(fā)傳來的數(shù)據(jù)立即檢測(cè)并實(shí)施解碼,實(shí)現(xiàn)了較快的解碼速率。FPGA選用的是Altera公司的EP1C3T100C6芯片。
  • 在研究讀寫器和射頻標(biāo)簽通信過程的基礎(chǔ)上,結(jié)合EPC C1G2協(xié)議以及ISO/IEC18000.6協(xié)議, 采用VHDL語言設(shè)計(jì)出一種應(yīng)用于超高頻段的射頻標(biāo)簽數(shù)字電路。對(duì)電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和模塊具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了描述?;?.18μm CMOS工藝標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù),采用EDA工具對(duì)電路進(jìn)行了前端綜合和后端物理實(shí)現(xiàn)。給出的仿真結(jié)果表明該電路符合協(xié)議要求,綜合后的電路規(guī)模約為11000門,功耗約為35μW 。該電路可應(yīng)用于超高頻段的各種RFID標(biāo)簽的數(shù)字部分。
  • 對(duì)用于集裝箱的標(biāo)識(shí)電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的研究和應(yīng)用將對(duì)我國(guó)的進(jìn)出口貿(mào)易、集裝箱生產(chǎn)商、RFID產(chǎn)品制造商等企業(yè)產(chǎn)生重要的影響。集裝箱是國(guó)際流通的運(yùn)輸工具,該標(biāo)準(zhǔn)的制定,需要考慮國(guó)際通用性。為此,我國(guó)需要盡快制定關(guān)于集裝箱標(biāo)識(shí)電子標(biāo)簽的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),以保護(hù)國(guó)內(nèi)的RFID產(chǎn)業(yè),同時(shí),又要影響ISO10374的修改,使之能兼容中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。