基于自主標(biāo)準(zhǔn)的UHF RFID讀寫器基帶系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識(shí)別)技術(shù)是一種可實(shí)現(xiàn)非接觸通信的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其廣泛應(yīng)用于物流、倉儲(chǔ)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。UHF(Ultra High Frequency)頻段RFID即超高頻RFID技術(shù)因其相對(duì)于其他頻段RFID技術(shù)具有識(shí)別距離遠(yuǎn)和識(shí)別速度快等特點(diǎn)而成為當(dāng)前RFID技術(shù)研究的主流。隨著UHF RFID技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，國(guó)外包括EPC在內(nèi)的各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議日益完善，但是國(guó)內(nèi)缺少

2、相關(guān)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支撐，這種局面阻礙了我國(guó)超高頻RFID技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2013年，我國(guó)發(fā)布了首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的UHF RFID標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議《信息技術(shù)射頻識(shí)別800/900MHZ空中接口協(xié)議》，這為我國(guó)相關(guān)科研單位在UHF RFID技術(shù)領(lǐng)域獨(dú)立自主的研究與應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
　　本文正是在研究我國(guó)UHF RFID自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了符合自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的UHF RFID讀寫器的基帶系統(tǒng)。主要內(nèi)容包括讀寫器

3、基帶系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和基帶系統(tǒng)性能的測(cè)試，其中硬軟件設(shè)計(jì)主要分為邏輯控制設(shè)計(jì)和數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)兩大部分。
　　首先，在硬件設(shè)計(jì)方面，由于目前尚無一種符合自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的集成射頻芯片來滿足基帶性能的設(shè)計(jì)要求，所以本文提出了MCU+FPGA的數(shù)字基帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。其中MCU負(fù)責(zé)邏輯控制單元，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)基帶系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理單元。MCU作為邏輯控制單元的核心，主要負(fù)責(zé)控制單元中協(xié)議層、應(yīng)用層、驅(qū)動(dòng)層的功能實(shí)現(xiàn)，完成了MC

4、U的外設(shè)接口如以太網(wǎng)、USB等接口電路的設(shè)計(jì)。FPGA部分主要負(fù)責(zé)基帶系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理，在具體實(shí)現(xiàn)方面，完成了前向鏈路的DAC電路和返向鏈路的ADC電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用分立器件搭建的方式來完成讀寫器數(shù)字基帶部分的硬件設(shè)計(jì)，這也是設(shè)計(jì)中的重難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，這種方式具有設(shè)計(jì)靈活，可擴(kuò)展性好，可實(shí)現(xiàn)低成本應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
　　其次，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，本文在分析了自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于32位MCU的邏輯控制單元的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括讀

5、寫器與標(biāo)簽、讀寫器與上位機(jī)的正常通信。在數(shù)字信號(hào)處理單元的軟件設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的發(fā)射鏈路和接收鏈路的軟件架構(gòu)，其主要為符合自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的前向鏈路的TPP編碼單元和返向鏈路的FM0解碼單元設(shè)計(jì)。在TPP編碼部分，為將系統(tǒng)的碼間串?dāng)_降到最低，使得發(fā)射鏈路的信號(hào)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，設(shè)計(jì)主要采用查表法來實(shí)現(xiàn)TPP編碼端的矩形波成形設(shè)計(jì)。
　　最后，在系統(tǒng)測(cè)試方面，通過基帶系統(tǒng)與射頻前端系統(tǒng)的聯(lián)合測(cè)試，對(duì)采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。同時(shí)通