基于PXIe儀器的動物電子標(biāo)簽射頻及協(xié)議一致性測試技術(shù)研究.pdf

1、射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)是一種通過射頻信號在空間的耦合實現(xiàn)非接觸的信息傳輸，并能自動識別目標(biāo)對象的技術(shù)。本文主要針對動物標(biāo)簽協(xié)議射頻和協(xié)議一致性測試的關(guān)鍵技術(shù)展開研究，在基于NI(National Instrument)公司的PXIe模塊化儀器平臺上設(shè)計和實現(xiàn)了動物標(biāo)簽RFID測試系統(tǒng)，主要工作如下:
　　首先，對工作在134.2kHz的低頻RFID系統(tǒng)的原理進行研究。

2、主要研究了閱讀器通過電感耦合方式向標(biāo)簽傳輸能量和信息，應(yīng)答器通過負(fù)載調(diào)制方式向閱讀器傳輸二進制編碼數(shù)據(jù)。詳細(xì)推導(dǎo)了讀寫器和標(biāo)簽所采用的ASK調(diào)制方式的時域表達(dá)式和功率譜表達(dá)式。這些理論為后面物理層發(fā)射機和接收機的設(shè)計與實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，研究了基于動物標(biāo)簽的ISO11784/5和ISO14223協(xié)議。其中ISO11785協(xié)議規(guī)定閱讀器工作頻率為134.2kHz，射頻標(biāo)簽使用改進的差分雙相編碼副載波對標(biāo)簽回復(fù)的內(nèi)容進行調(diào)幅。

3、標(biāo)簽回復(fù)的內(nèi)容包括起始碼、標(biāo)識代碼、校驗碼和結(jié)束碼。ISO11784協(xié)議規(guī)定了標(biāo)簽的64位ID代碼結(jié)構(gòu)，分別是控制代碼段、國家或地區(qū)代碼段和國家動物代碼段。ISO14223協(xié)議規(guī)定了物理層發(fā)射機采用PIE編碼方式、ASK調(diào)制方式向標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)，并且給出了閱讀器執(zhí)行流程以及發(fā)送命令的的幀格式，命令幀包含SOF，標(biāo)志位，命令代碼，參數(shù)，數(shù)據(jù)，CRC和EOF共七個部分。最后給出了六條必選命令的幀格式以及標(biāo)簽在六種狀態(tài)之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

4、　　再次，在PXIe-5641R的FPGA平臺上，利用導(dǎo)入IP核的方式，搭建了基于動物標(biāo)簽協(xié)議的RFID物理層發(fā)射機和接收機。首先介紹了系統(tǒng)搭建的硬件平臺和軟件架構(gòu)，其中硬件平臺的核心是PXIe-5641R板卡，軟件架構(gòu)由上位機HOST和LabView FPGA組成。然后具體介紹了物理層發(fā)射機的通信起始組幀模塊、CRC16校驗?zāi)K、PIE編碼模塊和ASK調(diào)制模塊。最后重點介紹了物理層接收機的自適應(yīng)閾值同步算法的設(shè)計與實現(xiàn)以及ASK解調(diào)模