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(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、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(biāo)簽的數(shù)字電路。
2 UHF RFID標(biāo)簽的工作原理
射頻識別系統(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),作為待識別物品的標(biāo)識性信息。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,從而實現(xiàn)對各類物體的自動識別和管理。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標(biāo)簽進(jìn)行識別,選定單個標(biāo)簽進(jìn)行通訊,其余標(biāo)簽暫時處于休眠狀態(tài);
(4)被識別的標(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),此后不再對讀寫器應(yīng)答;
(5)讀寫器對余下標(biāo)簽繼續(xù)搜索,重復(fù)(3)、(4)分別喚醒單個標(biāo)簽進(jìn)行讀取,直至識別出所有標(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(biāo)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(biāo)簽的通訊過程以及對輸出數(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(jìn)行詳細(xì)描述,按照功能對整個系統(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)計并進(jìn)行功能仿真;功能驗證正確后,采用EDA工具,