基于FPGA的RFID读写器设计
摘要:设计并提出一种高频射频识别系统读写器设计的新方案。读写器采用MF RC500射频读写芯片,以FPGA作为处理器,符合ISO/IECl4-443标准,工作频率为13.56MHz,读写距离为10cm左右。给出了读写器硬件系统的组成和软件工作流程,对同时读取多张卡的情况进行了分析,实现了防冲突算法。关键词:射频识别;改进米勒编码;曼彻斯特解码;现场可编程门阵列
本文引用地址: 引言 射频识别技术(RFID)是一种非接触的自动识别技术,通过无线射频的方式进行非接触双向数据通信,对目标加以识别并获取相关数据,可用来追踪和管理几乎所有物理对象。与条形码识别技术、光学符号识别技术、生物识别技术、IC卡识别技术等自动识别技术相比,RFID以它特有的无接触、抗干扰能力强、可同时识别多个物体等优点而逐渐成为自动识别中最优秀和应用最广泛的技术之一。在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域,甚至军事用途都具有广泛的应用前景。RFID系统一般包括应用系统(PC主机)、读写器和电子标签三个部分。RFID电子标签(Tag)由微芯片与天线组成,每个标签具有唯一的电子编码。标签附在物体上以标识目标对象。读写器(Reader)控制射频模块向标签发射读写信号,接收标签的应答,并将信息传输到主机以供处理。用户可以通过相关控制主机或者本地终端发布命令以改变或者定制其工作模式以适应具体应用的需求。本文重点介绍读写器的开发。
1 读写器硬件结构设计 其设计以现场可编程门阵列(FPGA)作为处理器,MF RC500收发芯片作为射频模块,通过RS232串行通信模块和电平转换接口MAX232与上位机相连。系统硬件原理见图1。
1.1 射频模块 读写器对标签的读写是通过发送射频能量和对回波的接收实现的。射频模块一方面将数字模块送来的信息完成调制放大并发送,另一方面接收回波信号将其解调成基带信号,送到数字模块。读写器的RF前端子系统主要负责对电子标签数据的读取与写入。核心芯片MF RC500由飞利浦公司生产,主要应用于13.56MHz射频信号的产生、调制、解调等功能。它支持ISO14443A所有的层,适用于各种基于ISO/IEC 14443A标准并且要求低成本、小尺寸、高性能以及单电源的非接触式通信的应用场合。MF RC500负责与电子标签的射频通信,通过并行数字接口直接连接到处理器。内部的发送器部分不需要增加有源电路就能直接驱动近距离操作的天线(可达10cm)。接收器部分提供一个坚固而有效的解调电路,用于ISOl4443A兼容的应答器信号。
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