頻率可調的多協(xié)議RFID讀寫器設計

摘要：本文分析了讀寫器和標簽之間的通信條件，通過配置無線收發(fā)芯片的寄存器可設定芯片的工作頻率和傳輸速率，通過調整芯片外圍匹配網絡的元件參數(shù)達到與芯片的工作頻率相匹配，并用軟件編程實現(xiàn)所需的編解碼方式和數(shù)據包格式，得到一種新型適應性強的RFID讀寫器的設計方案。
關鍵詞：RFID；讀寫器；頻率可調；通信協(xié)議；STM32F103VET6

引言
射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術是一種通過無線電信號來識別并讀取特定目標信息的通信技術。射頻識別系統(tǒng)主要包括3部分：標簽、讀寫器、天線。讀寫器與標簽之間通過天線傳輸射頻信號。RFID作為物聯(lián)網關鍵應用技術之一，已成為市場關注的焦點，行業(yè)發(fā)展前景十分廣闊。按照標簽內部是否帶電源，可分為有源標簽和無源標簽；按照標簽的工作頻段，可分為低頻標簽、高頻標簽、超高頻標簽和微波標簽。隨著RFID技術的逐漸成熟，國際上制定了一些通信協(xié)議標準，標準中規(guī)定了讀寫器與標簽通信的物理介質、通信速率、編碼方式、調制方式等。目前經常使用ISO 14443系列、ISO15693系列和ISO 18000系列等標準。
如今RFID技術發(fā)展成熟，應用廣泛，標簽的種類繁多。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)議標準。頻率相同且遵循的通信協(xié)議相同，是標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不能滿足實際生產的需求了。
基于此，本文所設計的RFID讀寫器可根據待讀取標簽的頻率及協(xié)議的不同，調整自身的參數(shù)信息，以實現(xiàn)多種標簽的讀取。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)方案設計
RFID讀寫器選用STM32F103VET6芯片作為主控制器，與標簽通信的部分選用CC1101射頻收發(fā)模塊。讀寫器結構如圖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，CC1101負責與標簽通信。液晶顯示模塊用來顯示讀寫器系統(tǒng)的狀態(tài)和所讀取的標簽信息。讀寫器可以通過Wi—Fi無線收發(fā)模塊和其他設備無線通信，可以將讀取到的標簽信息傳送到遠端。
讀寫器在與標簽通信時，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CC1101調制成高頻的射頻電磁波RF1傳播出去。標簽接收到RF1信號后，將自身的信息調制成RF2發(fā)送出去。讀寫器中的CC1101將RF2射頻信號解調，再經STM 32F103VET6處理器解碼，獲得標簽的數(shù)據信息。整個通信過程如圖2所示。