基于自主標準的UHF RFID讀寫器基帶系統(tǒng)設計.pdf

1、RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別)技術是一種可實現(xiàn)非接觸通信的自動識別技術，其廣泛應用于物流、倉儲、交通運輸?shù)阮I域。UHF(Ultra High Frequency)頻段RFID即超高頻RFID技術因其相對于其他頻段RFID技術具有識別距離遠和識別速度快等特點而成為當前RFID技術研究的主流。隨著UHF RFID技術應用的不斷發(fā)展，國外包括EPC在內的各種標準協(xié)議日益完善，但是國內缺少

2、相關的統(tǒng)一標準協(xié)議支撐，這種局面阻礙了我國超高頻RFID技術的研究和產業(yè)發(fā)展。2013年，我國發(fā)布了首個具有自主知識產權的UHF RFID標準協(xié)議《信息技術射頻識別800/900MHZ空中接口協(xié)議》，這為我國相關科研單位在UHF RFID技術領域獨立自主的研究與應用提供了強有力的技術支撐。
　　本文正是在研究我國UHF RFID自主標準協(xié)議的基礎上，設計和實現(xiàn)了符合自主標準協(xié)議的UHF RFID讀寫器的基帶系統(tǒng)。主要內容包括讀寫器

3、基帶系統(tǒng)的硬件部分設計、軟件系統(tǒng)設計和基帶系統(tǒng)性能的測試，其中硬軟件設計主要分為邏輯控制設計和數(shù)字信號處理設計兩大部分。
　　首先，在硬件設計方面，由于目前尚無一種符合自主標準協(xié)議的集成射頻芯片來滿足基帶性能的設計要求，所以本文提出了MCU+FPGA的數(shù)字基帶系統(tǒng)設計方案。其中MCU負責邏輯控制單元，F(xiàn)PGA負責基帶系統(tǒng)的數(shù)字信號處理單元。MCU作為邏輯控制單元的核心，主要負責控制單元中協(xié)議層、應用層、驅動層的功能實現(xiàn)，完成了MC

4、U的外設接口如以太網、USB等接口電路的設計。FPGA部分主要負責基帶系統(tǒng)的數(shù)字信號處理，在具體實現(xiàn)方面，完成了前向鏈路的DAC電路和返向鏈路的ADC電路設計。設計采用分立器件搭建的方式來完成讀寫器數(shù)字基帶部分的硬件設計，這也是設計中的重難點和創(chuàng)新點，這種方式具有設計靈活，可擴展性好，可實現(xiàn)低成本應用等優(yōu)點。
　　其次，在系統(tǒng)軟件設計方面，本文在分析了自主標準協(xié)議的基礎上，實現(xiàn)了基于32位MCU的邏輯控制單元的軟件架構設計，包括讀

5、寫器與標簽、讀寫器與上位機的正常通信。在數(shù)字信號處理單元的軟件設計中，實現(xiàn)了基于FPGA的發(fā)射鏈路和接收鏈路的軟件架構，其主要為符合自主標準協(xié)議的前向鏈路的TPP編碼單元和返向鏈路的FM0解碼單元設計。在TPP編碼部分，為將系統(tǒng)的碼間串擾降到最低，使得發(fā)射鏈路的信號達到最優(yōu)狀態(tài)，設計主要采用查表法來實現(xiàn)TPP編碼端的矩形波成形設計。
　　最后，在系統(tǒng)測試方面，通過基帶系統(tǒng)與射頻前端系統(tǒng)的聯(lián)合測試，對采集到的測試數(shù)據進行分析。同時通