超高频射频识别系统读写器设计

　　摘 要：超高频射频识别系统具有读写速度快、存储容量大、识别距离远和同时读写多个标签等特点，已经在物流等领域得到越来越广泛的应用。介绍了符合ISO 18000-6 标准的超高频RFID电子标签主要特点、结构、工作原理及读写方法，提出了相应读写器的解决方案，重点阐述了读写器的硬件设计及软件程序流程。实际应用结果表明该读写器读写速度快（单个标签64bit/ 6ms）、识别率高，识别距离远（≥4m）。

　　0.引 言

　　射频识别（RFID，RadioFrequency Iden tiFication） 技术是一种新兴的自动识别技术。它是利用无线射频方式进行非接触双向数据通信，以达到目标识别并交换数据的目的。可用来跟踪和管理几乎所有的物理对象，在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪及军事等众多领域都有广泛的应用前景。按照工作频段的不同，RFID系统还可以分为低频（135kHz以下）、高频（13.56MHz）、超高频（860~960MHz） 和微波（2.4GHz以上）等几类。目前大多数RFID系统为低频和高频系统，但超高频（UHF） 频段的RFID系统具有操作距离远、通讯速度快、成本低、尺寸小等优点，更适合未来物流、供应链领域的应用，也为实现“物联网”提供了可能。因此超高频RFID系统的发展是当前RFID系统发展的重点。本文介绍了符合ISO1800026标准的超高频RFID电子标签主要特点、结构、工作原理及读写方法，提出了相应读写器的解决方案，重点阐述了读写器的硬件设计及软件程序流程。实际应用结果表明该读写器具有以下特点：读写速度快（单个标签64bit/6ms）、识别率高，识别距离远（≥4m）。

　　1. 标签工作原理及特性

　　1.1 工作原理

　　RFID系统一般由读写器和标签（或称应答器、电子标签、智能标签） 及天线组成。本文采用某公司的UCODEHSL标签，符合ISO18000-4与ISO18000-6标准，本身无电源，靠读写器的射频场获得能源，采用负载调制方式，工作频段为UHF或2. 45GHz.工作原理如图1所示。

　　

　　图1：工作原理

　　PC机通过RS232接口远程控制读写器。读写器接到命令后，通过天线发送射频命令实现对标签的操作，同时接收标签返回的数据。标签靠其偶极子天线获得能量，并由芯片（ IC） 控制接收、发送数据。

　　1.2 IC结构

　　标签IC主要由模拟、数据处理及EEPROM三个模块构成，如图2所示。

　　

　　图2：标签IC结构

　　模拟RF接口模块为IC提供稳定电压，并将获得的数据解调后供数据模块处理，同时将数据调制后返回给读写器。数字处理模块包括状态转换机、读写协议执行、与EEPROM的数据交换处理等功能。