基于MCU+FPGA模式的RFID讀寫器設(shè)計(jì)

　　射頻識別技術(shù)RFID是一種非接觸的自動(dòng)識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感和電磁耦合）傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對被識別物體的自動(dòng)識別，射頻識別系統(tǒng)一般由兩部分組成，射頻標(biāo)簽(Tag)和射頻讀寫器(Reader)。在RFID應(yīng)用中，電子標(biāo)簽附著在被識別物體上，當(dāng)帶有射頻標(biāo)簽的被識別物品進(jìn)入讀寫器的可識讀范圍內(nèi)，讀寫器自動(dòng)以無接觸方式將射頻標(biāo)簽中約定的信息讀取出來，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識別物品和收集物品標(biāo)志信息的功能。

　　RFID技術(shù)在生產(chǎn)、零售、物流和交通等行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景 。為解決后勤物資在請領(lǐng)、運(yùn)輸、分發(fā)等環(huán)節(jié)中的可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)控問題，在軍事物流領(lǐng)域廣泛使用RFID技術(shù)，其基本用法是在倉庫、碼頭、車站、重要交通路口安裝布設(shè)射頻讀寫器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)裝有射頻標(biāo)簽的軍事物資通過時(shí)，相關(guān)的物資信息、運(yùn)輸信息和安全信息被自動(dòng)采集并上傳，實(shí)現(xiàn)了后勤物資保障供應(yīng)鏈的可視化監(jiān)控。

1 射頻讀寫器功能要求

　　射頻讀寫器用于遠(yuǎn)距離讀寫射頻標(biāo)簽內(nèi)部存儲的各類信息．考慮在運(yùn)輸途中的物資監(jiān)控能力．要求射頻讀寫器適應(yīng)于野外工作環(huán)境．設(shè)計(jì)可靠的抗干擾和保護(hù)措施 射頻讀寫器主要性能要求如下：
　　(1)全向的射頻標(biāo)簽識別、讀寫功能；
　　(2)高速的數(shù)據(jù)處理能力：
　　(3)多樣化的數(shù)據(jù)通信接口設(shè)計(jì)：
　　(4)能夠適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的射頻標(biāo)簽快速識讀：
　　(5)使用于交／直流供電場合，考慮車載化設(shè)計(jì)；
　　(6)完善地抗干擾，防雷擊、浪涌措施；
　　(7)軟件中間件開發(fā)、配置、運(yùn)行方便、快捷。

2 讀寫器結(jié)構(gòu)組成

　　根據(jù)功能需求，射頻讀寫器的設(shè)計(jì)主要由控制模塊、射頻收發(fā)模塊、天線單元、通訊接口模塊和電源模塊五部分組成．如圖1所示。控制模塊以NXP公司 LPC23系列高性能ARM7嵌入式微控制器(MCU)為核心。內(nèi)置μC／OS―II多任務(wù)操作系統(tǒng)．構(gòu)成實(shí)時(shí)多任務(wù)高速數(shù)據(jù)處理平臺，通過外圍電路實(shí)現(xiàn)了射頻控制、空中協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲、以太網(wǎng)協(xié)議和串口通訊等功能。

　　射頻讀寫器介于射頻標(biāo)簽和軟件中間件之間，是數(shù)據(jù)鏈路層和媒體接入層協(xié)議棧的主要承載者．要求有高速、大容量數(shù)據(jù)處理能力和實(shí)時(shí)多任務(wù)控制能力。為此，讀寫器設(shè)計(jì)了32位高速MCU+FP―GA+IxC／OS―II多任務(wù)操作系統(tǒng)構(gòu)成的嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)處理平臺。該平臺可靠、穩(wěn)定，且具有外圍接口豐富和可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。有效保證了信息的快速采集、處理和交換射頻收發(fā)模塊完成載波產(chǎn)生、空中信令調(diào)制／解調(diào)功能，天線單元的兩個(gè)天線相互垂直交叉布置。通過小型射頻電纜與射頻收發(fā)電路相連．實(shí)現(xiàn)讀寫田器全向收發(fā)射頻信號的功能。通信接口模塊提供RS232、RS485和以太網(wǎng)3種通信接口。電源模塊為軟硬件系統(tǒng)運(yùn)行提供了可靠的交直流供電保障。