頻率可調(diào)的多協(xié)議RFID讀寫器設(shè)計(jì)

摘要：本文分析了讀寫器和標(biāo)簽之間的通信條件，通過配置無線收發(fā)芯片的寄存器可設(shè)定芯片的工作頻率和傳輸速率，通過調(diào)整芯片外圍匹配網(wǎng)絡(luò)的元件參數(shù)達(dá)到與芯片的工作頻率相匹配，并用軟件編程實(shí)現(xiàn)所需的編解碼方式和數(shù)據(jù)包格式，得到一種新型適應(yīng)性強(qiáng)的RFID讀寫器的設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：RFID；讀寫器；頻率可調(diào)；通信協(xié)議；STM32F103VET6

引言
射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)是一種通過無線電信號來識別并讀取特定目標(biāo)信息的通信技術(shù)。射頻識別系統(tǒng)主要包括3部分：標(biāo)簽、讀寫器、天線。讀寫器與標(biāo)簽之間通過天線傳輸射頻信號。RFID作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)之一，已成為市場關(guān)注的焦點(diǎn)，行業(yè)發(fā)展前景十分廣闊。按照標(biāo)簽內(nèi)部是否帶電源，可分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽；按照標(biāo)簽的工作頻段，可分為低頻標(biāo)簽、高頻標(biāo)簽、超高頻標(biāo)簽和微波標(biāo)簽。隨著RFID技術(shù)的逐漸成熟，國際上制定了一些通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了讀寫器與標(biāo)簽通信的物理介質(zhì)、通信速率、編碼方式、調(diào)制方式等。目前經(jīng)常使用ISO 14443系列、ISO15693系列和ISO 18000系列等標(biāo)準(zhǔn)。
如今RFID技術(shù)發(fā)展成熟，應(yīng)用廣泛，標(biāo)簽的種類繁多。但目前市面上RFID讀寫器的通信頻率固定，且一般只滿足某一種或者兩種ISO協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。頻率相同且遵循的通信協(xié)議相同，是標(biāo)簽和讀寫器能正常通信的必要條件。對于工作在某種頻段并符合某種通信協(xié)議的標(biāo)簽，只能選用滿足這種頻率和這種通信協(xié)議的讀寫器才能讀取。目前，市場上那些頻段固定、通信協(xié)議單一的射頻讀寫器已經(jīng)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求了。
基于此，本文所設(shè)計(jì)的RFID讀寫器可根據(jù)待讀取標(biāo)簽的頻率及協(xié)議的不同，調(diào)整自身的參數(shù)信息，以實(shí)現(xiàn)多種標(biāo)簽的讀取。還可以提高讀寫器的利用率，減少RFID讀寫器的種類，降低讀寫器的成本，給使用者提供方便。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
RFID讀寫器選用STM32F103VET6芯片作為主控制器，與標(biāo)簽通信的部分選用CC1101射頻收發(fā)模塊。讀寫器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

主控制器STM32F103VET6與射頻收發(fā)模塊CC1101之間通過SPI接口傳輸數(shù)據(jù)，CC1101負(fù)責(zé)與標(biāo)簽通信。液晶顯示模塊用來顯示讀寫器系統(tǒng)的狀態(tài)和所讀取的標(biāo)簽信息。讀寫器可以通過Wi—Fi無線收發(fā)模塊和其他設(shè)備無線通信，可以將讀取到的標(biāo)簽信息傳送到遠(yuǎn)端。
讀寫器在與標(biāo)簽通信時，信號最終是以電磁波的形式傳播的。STM32F103VET6將要傳輸?shù)臄?shù)字信息編碼后傳輸給CC1101，經(jīng)CC1101調(diào)制成高頻的射頻電磁波RF1傳播出去。標(biāo)簽接收到RF1信號后，將自身的信息調(diào)制成RF2發(fā)送出去。讀寫器中的CC1101將RF2射頻信號解調(diào)，再經(jīng)STM 32F103VET6處理器解碼，獲得標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息。整個通信過程如圖2所示。