有源RFID系統(tǒng)中可靠通信的研究
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現(xiàn)代生活中越來(lái)越多地借助電子技術(shù)來(lái)完成信息的查詢，常見(jiàn)的技術(shù)主要是條形碼技術(shù)和RFID(radio frequency identification)技術(shù)。條形碼技術(shù)廣泛應(yīng)用，但局限性也非常突出，如：條碼標(biāo)簽的內(nèi)容無(wú)法修改，條碼標(biāo)簽必須清潔無(wú)磨損，閱讀器讀／寫(xiě)條碼時(shí)應(yīng)保持適當(dāng)角度，閱讀器與條形碼之間必須可視。RFID是射頻識(shí)別的簡(jiǎn)稱，它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其利用無(wú)線電技術(shù)在讀寫(xiě)器和電子標(biāo)簽之間建立通信，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的?，F(xiàn)在RFID技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、醫(yī)療、跟蹤等應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)收集和處理。RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)則較為突出，如：標(biāo)簽信息可修改，能在惡劣的環(huán)境下較遠(yuǎn)距離進(jìn)行讀取，可同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽。
根據(jù)實(shí)現(xiàn)的方式不同，RFID技術(shù)可分為無(wú)源RFID技術(shù)和有源RFlD技術(shù)。無(wú)源RFlD技術(shù)研究和應(yīng)用都較為成熟，系統(tǒng)中電子標(biāo)簽工作所需要的全部電源都依靠轉(zhuǎn)換接收到的讀寫(xiě)器發(fā)送的電磁波而獲得。讀寫(xiě)器的發(fā)射功率一般較大。有源RFID技術(shù)系統(tǒng)中的電子標(biāo)簽具備電池，可提供全部器件工作的電源；讀寫(xiě)器的發(fā)射功率要求較低，而且有效閱讀距離也較前者有所增加，在追蹤和識(shí)別高價(jià)值商品時(shí)非常有用。
l 有源RFID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
有源RFID系統(tǒng)由有源電子標(biāo)簽(tag)、讀寫(xiě)器(reader)和計(jì)算機(jī)3部分組成；有源電子標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼(EPC)，保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)；讀寫(xiě)器讀取電子標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；計(jì)算機(jī)(上位機(jī))用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
在實(shí)際應(yīng)用中，讀寫(xiě)器發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，附在待識(shí)別物體表面中電子標(biāo)簽接收射頻信號(hào)后，執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。通常讀寫(xiě)器與計(jì)算機(jī)相連，電子標(biāo)簽回送的信息被讀寫(xiě)器讀取解碼后送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行下一步處理，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別體的目的。
1．2 硬件設(shè)計(jì)
RFID系統(tǒng)依照不同的標(biāo)準(zhǔn)，可以分為不同的類(lèi)型。根據(jù)RFID系統(tǒng)使用的工作頻率可分為4類(lèi)：低頻(LF，30～300 kHz)、高頻(HF，3～30 MHz)、超高頻(UHF，300～968 MHz)和微波(UWF，2．4～5．8 GHz)。根據(jù)文獻(xiàn)以及對(duì)不同頻段RFID系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的分析比較，再結(jié)合課題的要求，能在50 m范圍內(nèi)自動(dòng)監(jiān)測(cè)標(biāo)簽，并能讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，選用工作頻率為2．4 GHz的微波頻段的RFID系統(tǒng)進(jìn)行研究。2．4 GHz頻率具有衰減較小，傳輸距離遠(yuǎn)．傳輸數(shù)據(jù)快，數(shù)據(jù)吞吐量高，識(shí)別多目標(biāo)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)，2．4 GHz的ISM頻段寬度超過(guò)83 MHz，具有125個(gè)頻道，能滿足多頻及跳頻的需要，增加無(wú)線通信的抗干擾能力。
有源電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器主芯片選用德州儀器公司的CC2510。該器件包含了高性能、低功耗的8051微控制器(MCU)和UHF RF收發(fā)器，集成了32 KB在系統(tǒng)可編程FLASH和內(nèi)嵌4 KB SRAM，并具有功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、調(diào)制解調(diào)器(MODEM)等功能，QLP封裝，體積小(6 mm×6 mm)，支持流行的跳頻技術(shù)，可程序控制數(shù)據(jù)傳輸率大小，最快能夠使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到500 Kb／s。在系統(tǒng)中使用CC2510，具有功耗小，成本低，外圍電路簡(jiǎn)單可靠等優(yōu)點(diǎn)。此外，CC2510可設(shè)置的跳頻通信方式、發(fā)射功率和存儲(chǔ)程序，可以實(shí)現(xiàn)頻率更改、讀寫(xiě)距離控制和多種安全協(xié)議，以適用于多種安全級(jí)別。
有源電子標(biāo)簽由CC2510無(wú)線收發(fā)及控制模塊和天線組成。通過(guò)電磁波與讀寫(xiě)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。讀寫(xiě)器由CC2510無(wú)線收發(fā)及控制模塊、天線、USB接口轉(zhuǎn)換模塊和接口電路組成。讀寫(xiě)器通過(guò)USB接口與上位機(jī)相連，用來(lái)接收有源電子標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)。
評(píng)論