基于ΜC-OS-Ⅱ的雙協(xié)議超高頻RFID讀寫器的設(shè)計(jì).pdf

1、射頻識別技術(shù)(RFID)是目標(biāo)自動(dòng)識別技術(shù)的一種，它利用了無線射頻信號的空間電感耦合與電磁耦合傳播特性進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的識別并獲取相關(guān)信息。與傳統(tǒng)的磁卡、條形碼等技術(shù)相比較而言，RFID技術(shù)憑借著其非接觸、抗惡劣環(huán)境強(qiáng)、讀取速度快、多目標(biāo)識別、信息存儲(chǔ)量大、安全性高等優(yōu)勢，在交通、物流等諸多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用，對改善公民生活質(zhì)量、提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益、加強(qiáng)公共安全、提高社會(huì)信息化水平等也產(chǎn)生了積極影響。尤其是超高頻R

2、FID技術(shù)在近年的國內(nèi)外研究已進(jìn)入了白熱化階段，我國也相繼出臺了多種扶持政策，鼓勵(lì)RFID技術(shù)的研究與發(fā)展。超高頻RFID讀寫器作為遠(yuǎn)距離RFID應(yīng)用系統(tǒng)中信息感知的關(guān)鍵，其讀寫距離與速度直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性與性能好壞。因此，本文選擇對固定工作場所中的UHF RFID讀寫器進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。
　　 首先從UHF RFID系統(tǒng)的研究背景、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和研究意義的簡單介紹和分析展開全文研究，從電磁場理論、信道估算、射頻發(fā)射機(jī)

3、和接收機(jī)的基本架構(gòu)等多方面對超高頻RFID讀寫器涉及到的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了分析研究，然后研究了ISO/IEC18000-6B和EPC C1G2協(xié)議中規(guī)定的前向鏈路和反向鏈路的調(diào)制解調(diào)模式以及數(shù)據(jù)的編碼方式，對各種調(diào)制方式以及編碼方式的信號特征進(jìn)行了詳細(xì)的分析，包括ASK和PR-ASK調(diào)制，曼徹斯特編碼、PIE編碼、FM0和Miller編碼方式、標(biāo)簽邏輯狀態(tài)、基于二進(jìn)制樹搜索和時(shí)隙ALOHA的防沖撞算法等。
　　 其次詳細(xì)分析比較了當(dāng)

4、前UHF RFID讀寫器的多種實(shí)現(xiàn)方案，并根據(jù)具體實(shí)際情況，比如體積要求、功耗需求、性能比較、經(jīng)濟(jì)成本和開發(fā)周期等因素，最終確定選擇了奧地利微電子的專用RFID集成芯片AS3992作為射頻前端模塊，并設(shè)計(jì)了基于AS3992和LM3S8962的UHF RFID硬件電路，包括外圍接口電路(RS232/RS485和RJ45網(wǎng)絡(luò)接口)、鎖相環(huán)環(huán)路濾波電路、電源管理電路、射頻前端信號匹配、功率放大、濾波隔離功率檢測及接收電路等。后續(xù)對其中部分關(guān)鍵

5、的技術(shù)電路設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析講解，通過ADS仿真優(yōu)化了可能影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵射頻部分，并探討了射頻PCB電路板設(shè)計(jì)中布局、布線等技巧及注意事項(xiàng)。
　　 然后，在硬件電路部分設(shè)計(jì)完成之后，分析了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的層次結(jié)構(gòu)，分別設(shè)計(jì)了基于μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的讀寫器控制系統(tǒng)軟件和上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件。在讀寫器控制系統(tǒng)軟件部分，首先簡單講解了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)在LM3S8962平臺上的移植，在此基礎(chǔ)上分析了LwIP協(xié)議棧的基本原

6、理和基于μC/OS-Ⅱ平臺的詳細(xì)的移植過程。然后分析了AS3992與MCU之間進(jìn)行并口通信的通信控制協(xié)議，并重點(diǎn)分析了EPC C1G2協(xié)議和ISO18000-6B協(xié)議在AS3992上的實(shí)現(xiàn)方法，包括標(biāo)簽的讀/寫控制、防碰撞算法等，然后設(shè)計(jì)了UHF RFID讀寫器與上位機(jī)PC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的命令幀格式和部分通信控制的具體命令示例。上位機(jī)管理軟件采用了C#語言，設(shè)計(jì)了簡約美觀是上位機(jī)界面，并集成了串口和網(wǎng)絡(luò)兩種通信控制方式，可實(shí)現(xiàn)對讀寫器