超高頻RFID讀寫器設(shè)計(jì)

3 讀寫器軟件設(shè)計(jì)
3．1 數(shù)字基帶處理模塊
數(shù)字基帶處理模塊是整個(gè)軟件設(shè)計(jì)的核心，它包括編解碼、數(shù)據(jù)分析、防碰撞等部分，數(shù)字基帶處理部分基本框圖如圖5所示。
3．2 讀寫器防碰撞流程
數(shù)字基帶處理部分中，防碰撞部分是重中之重，也是整個(gè)讀寫器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。此設(shè)計(jì)中采用隨機(jī)槽時(shí)隙仲裁防碰撞算法，解決了讀寫器在多標(biāo)簽環(huán)境下無法識(shí)別標(biāo)簽的問題，圖6為讀寫器防碰撞大體流程。
3．3 讀寫器PIE編碼設(shè)計(jì)
PIE(Pulse interval encoding)編碼，即脈沖間隔編碼，通過定義脈沖下降沿之間的不同時(shí)間寬度來表示數(shù)據(jù)。在標(biāo)準(zhǔn)中定義一個(gè)名稱為“Tari”的時(shí)間間隔，也成為基準(zhǔn)時(shí)間間隔，該時(shí)間段為相鄰兩個(gè)脈沖下降沿的時(shí)間寬度，持續(xù)時(shí)間為25μs。此設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)0和1的PIE編碼與“Tari”時(shí)間按段的關(guān)系如表3所示。設(shè)計(jì)中使用定時(shí)器進(jìn)行較精確的PIE編碼。
PIE編碼過程：首先設(shè)置編碼邏輯，即定時(shí)器中的值大于等于T時(shí)輸出為1，小于T時(shí)為輸出0，然后等待編碼信號(hào)來臨。在編碼信號(hào)來臨后，從FIFO中取數(shù)據(jù)，如果為0，則設(shè)置定時(shí)器值為2T，時(shí)鐘每來一次做自減運(yùn)算；數(shù)據(jù)為1時(shí)則設(shè)置定時(shí)器中的值為4T，時(shí)鐘每來一次做自減運(yùn)算。
3．4 讀寫器解碼設(shè)計(jì)
FMO(Bi-Phase Space)解碼，即雙相間隔解碼，工作原理是在一個(gè)位窗內(nèi)采用電平變化來表示邏輯。如果電平只從位窗的起始處翻轉(zhuǎn)，則表示邏輯“1”，如果電平除了在位窗的起始處翻轉(zhuǎn)，還在位窗中間翻轉(zhuǎn)則表示邏輯“0”，如圖7所示。一個(gè)位窗的持續(xù)時(shí)間是25μs。

FMO解碼大體過程：首先讀寫器同時(shí)對(duì)I和Q兩路信號(hào)進(jìn)行采樣，利用狀態(tài)機(jī)檢測(cè)返回幀頭的正確性，讀寫器根據(jù)幀頭的正確性來決定對(duì)I或Q路信號(hào)進(jìn)行解碼。針對(duì)FMO編碼的特點(diǎn)可知，F(xiàn)MO每個(gè)數(shù)據(jù)單元的起始處發(fā)生翻轉(zhuǎn)，由此可以根據(jù)起始處的上升沿或下降沿以及位窗中的采樣點(diǎn)來判斷出此位窗所表示的數(shù)據(jù)。設(shè)定一個(gè)位窗時(shí)間長(zhǎng)度為T，一種情況是位窗起始處為下降沿，在該位窗3／4T處采樣，采樣為1則位窗表示數(shù)據(jù)“0”，采樣為0則位窗表示數(shù)據(jù)“1”；另一種情況是位窗起始處為上升沿，在該位窗3／4T處采樣，采樣為1則位窗表示數(shù)據(jù)“1”，采樣為0則位窗表示數(shù)據(jù)“0”。

4 結(jié)束語
本文中設(shè)計(jì)主芯片采用LPC2103與Si4031，硬件電路簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)；基于ISO／IEC 18000-6C，利用防碰撞算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了UHF頻段讀寫器在多標(biāo)簽環(huán)境下順利與標(biāo)簽進(jìn)行通信，增強(qiáng)了讀寫器的讀寫性能；最后通過簡(jiǎn)單分析，介紹了PIE編碼和FMO解碼的過程。