基于 ZigBee 技术的 RFID 读写器网络的研究1 苏平,蒋泰,张予帅 (桂林电子科技大学计算机与控制学院,桂林 541004 ) 摘要:在对 ZigBee 技术分析研究的基础上,采用树型网络拓扑用构建了一个基于 ZigBee 技术的 RFID 读写器网络,该网络 将RFID 读写器以 Ad Hoc 的方式连接起来,使得读写器能更加高效、快速、准确地获得标签上的信息,有效地提高了系统的 性能. 关键词:RFID;ZigBee;读写器;网络拓扑 The Research of RFID-Reader-Network Based on ZigBee SU Ping, JIANG Tai, ZHANG Yushuai (College of Computer Science and Control, Guilin University of Electronic Technology, Guilin, 541004) Abstract:Base on analyze the ZigBee technology, we introduce cluster tree topology to construct the RFID-Reader-Network with ZigBee technology,and RFID readers in the form of Ad Hoc are connected to the network. With the network, readers can efficient, rapid, accurate access the tag. At the same time, it will efficient improve the performance of the system. Key words:RFID;ZigBee;Reader;Net topology 1 引言 RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)是一种利用无线通信技术实现的非接触式自动 识别技术,具有非接触、安全性高、传输速度快、支持多目标识别的特点.近年来,随着超大规模集成电 路技术的发展,RFID 设备的成本大大降低,RFID 技术逐渐走向实用,在众多领域获得了广泛的应用. RFID 系统主要由三部分构成:标签(Tag) 、读写器(Reader)和应用系统.标签由耦合元件及芯片组 成,每个标签具有唯一的电子编码(EPC) ,附着在物体上标识目标对象和物体信息.读写器通过射频信号 从物品的标签中读取信息,再将这些信息传送给后台的应用系统进行处理. 在目前实际的 RFID 应用环境中,如物品监测系统,要求能够实时地识别出在一定范围内所有的标签, 而单个读写器的作用范围有限(UHF 频段的 RFID 系统一般识别距离在 10m 范围内) [1] .因此,在这种系统 中有必要放置多个读写器,就需要一个网络将 RFID 读写器连接起来,从而实现多个读写器协同工作.本 文提出用 ZigBee 技术将 RFID 读写器以 Ad Hoc 的方式连接起来,实现高效、快速地读取标签上的信息, 同时简化了组网的过程. 2 ZigBee 技术 无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式.目前,无线 通信技术中应用的比较广泛的技术有:ZigBee,蓝牙(BlueTooth) ,无线局域网 802.11(Wi-Fi)和红外 数据传输(IrDA)等. 2.1 ZigBee 技术简介 [2] ZigBee 是IEEE802.15.4 协议的代名词,根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信 技术. ZigBee 使用 868MHz/915MHz/ 2.4 GHz 波段, 采用直接序列扩频 (DSSS) 技术, 它的基本速率是 250kb/s, 当降低到 28kb/s 时,传输范围可扩大到 134m,并获得更高的可靠性.另外,每个 ZigBee 的子网可有 254 个节点,从而可以很好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用. ZigBee 技术特点主要包括以下几个部分:低速率,ZigBee 工作在 20~250 kbps 的较低速率;功耗低, 一个 ZigBee 节点设备在低耗电待机模式下,两节普通 5 号干电池可使用 6 个月以上;低成本,免协议专 1 基金项目:国家电子信息产业发展基金资助项目(信部运[2006]634 号) 作者简介:苏平(1984-),男,硕士研究生,主要研究方向:RFID;蒋泰(1960-),男,教授,主要研究方向:RFID、企 业信息管理、嵌入式系统;张予帅(1982-),男,硕士研究生,主要研究方向:RFID. 利费;短时延,ZigBee 的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需 15 ms;高容量,ZigBee 可采用星 型、树型和 Mesh 网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理 254 个子节点;同时主 节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成 65000 个节点的大网;有效范围小,有效覆盖范围 10~75m 之间;高安全,ZigBee 提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数 据以及采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码;工作频段灵活. 2.2 ZigBee 和其他无线通信方式的比较 蓝牙技术(BlueTooth)是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,其实质内容是为固定设备或 移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口,将通信技术与计算机技术进一步结合起来,使各种设 备在没有电线或电缆相互连接的情况下, 能在近距离范围内实现相互通信或操作. 其传输频段为2.4GHz ISM 频段,提供 1Mbps 的传输速率和 10m 的传输距离. Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线高保真)也是一种无线通信协议,正式名称是 IEEE802.11b,属于短距 离无线通信技术.Wi-Fi 速率最高可达 11Mb/s.虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些,但在电波的 覆盖范围方面却略胜一筹,可达 100 m 左右. IrDA 是一种利用红外线进行点对点通信的技术,是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术.目前 它的软硬件技术都很成熟,在小型移动设备,如PDA、手机上广泛使用.实际上,当今每一个出厂的 PDA 及许多手机、笔记本电脑、打印机等产品基本上都支持 IrDA. 不同的无线通信技术之间的区别主要在于通信距离、数据传输速率、组网方式和成本之间的差距.表2-1 给出了上面四种短距离无线通信技术的比较. 表2-1 几种短距离无线通信技术的比较 规范 ZigBee 蓝牙 Wi-Fi 红外 工作频段 868MHz/915MHz/ 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz 3.65x10 14 Hz 传输速率 (Mbps) 0.02~0.25 1~3 2~54 1~16 数据/语音 数据 语音、数据 语音、数据 数据 最大功耗 1~3mW 1~100mW 100mW 1~10mW 传输方式 点对多点 点对多点 点对多点 点对点 连接设备数 2 16 7 理论上达到 2 24 2 安全措施 32、64、128 位 密钥 128 位密钥 64 位密钥 短距离、小角度 传输来确保安全 支持组织 ZigBee 联盟 802.15.1 802.11 IrDA 主要用途 家庭网络、控制 网络、传感器网 络 个人网络 (PAN) 家庭无线网络 透明可见范围内 的数据传输,近 距离遥控 从表 2-1 中不难看出,四种无线通信技术都有各自的特点,分别适用于不同的场合.ZigBee 技术正好 填补了低速率无线通信技术的空缺,与其他标准在应用上几乎无交叉.在实际应用环境中,低速率、低成 本的无线通信应用于自动化、自动控制、无线传感网络等诸多领域. ZigBee 技术的这些特点恰恰符合 RFID 读写器网络的要求,数据量不大,同时对控制的实时性要求高. 3 基于 ZigBee 技术的 RFID 读写器网络 目前,关于 RFID 的研究主要集中在单个 RFID 读写器和多个标签,然而在一些应用场景中,需要将若 干个 RFID 读写器密集地布设在同一个地方,这就涉及到读写器收集和传输数据的问题,需要解决 RFID 系 统的高效运行问题,因此,需要构建 RFID 读写器网络.RFID 读写器网络有两个显著的作用,一是有利于 读写器采集到的大量的标签数据的处理、传输和交换;二是有利于读写器冲突问题的解决. 现有的 RFID 读写器网络一般是建立在有线网络的基础上,将每个 RFID 读写器以 RS-232 串口或者以 太网的方式与计算机进行连接, 从而对读写器收集到的标签上数据进行处理. 本文用 ZigBee 技术来对 RFID 读写器进行组网,与传统的读写器网络相比,采用 ZigBee 技术优势有:一是无线网络安装方便,不需布 线;二是无线网络比有线网络更加灵活,可随时随地联网;三是无线网络管理容易,通过软件设置即可; 四是网络重建快速,网络的扩展简单. 3.1 ZigBee 网络结构 ZigBee 标准规定了三种网络拓扑结构:星型、树型和 Mesh 型结构 [3] ,三者的网络拓扑结构分别如图 3-1、3-2、3-3 所示.其中,星型网络适合家庭自动化、个人计算机的外设等小范围的室内应用;树型和 Mesh 可划为点对点网络,点对点网络中只要彼此在对方的无线辐射范围内,并满足通信要求,就可以直接 通信.点对点网络更适合设备分布广的应用,如军事、灾情监测和工业监测等. 3.1.1 星型网络构建 星型网络是一个辐射状的系统,数据通过中心节点传输.在这种拓扑中,外围节点需要直接与中心节 点连接.星型网络拓扑结构最大的优点是结构简单,中心节点承担绝大部分管理工作,缺点是灵活性差. 图3-1 星型网络拓扑 3.1.2 树型网络构建 树型网络可以简单地理解为多个星型结构的集合. 若干个星型拓扑连接到一起, 可以使通信区域扩大. 树型结构的优点是成本较低,覆盖范围较大,缺点是动态环境适应性差. 由ZigBee 技术来实现该拓扑结构,同样需要网络协调器,不过它的功能主要是完成设备的注册和访 问控制等基本的网络管理.在树型网络中,绝大多数的设备都是 FFD(Full Function Device,全功能设 备) ,而RFD(Reduced Function Device,精简功能设备)总是作为树的叶设备连接到网络中.任何一个 FFD 都可以充当 RFD 的协调器或者网络协调器,为其它设备提供同步信息.当然在这些协调器中,只有一 个可以担任整个点对点网络的协调器. 图3-2 树型网络拓扑 3.1.3 Mesh 型网络的构建 Mesh 型网络是一个自由设计的拓扑,具有很高的适应环境能力.在Mesh 型网络结构中,各个节点都 是平等的,都具有路由能力,能跟有效通信半径内的所有节点直接通信,网内的所有节点都可以访问到网 内的其他节点,但是路由器和协调器的无线通信模块必须一直处于接收状态,所以节点功耗比较大. 图3-3 Mesh 网络拓扑 3.2 基于 ZigBee 技术的 RFID 读写器网络的构建 本文采用树型网络拓扑结构来构建 RFID 读写器网络,实现分布式 RFID 读写器系统.如图 3-2 所示, 其中网络协调器、路由器和终端设备(RFID 读写器)之间均是由 ZigBee 无线网络来进行连接. 本文设计了一个简单的 RFID 读写器网络模型.采用的是 ZigBee 的树型拓扑结构,这种结构实现起来 比星型结构复杂,比Mesh 型简单,总体上是分布式控制结构.采用该拓扑结构主要是从实际应用的角度 来考虑的,例如仓库管理,一般按物品种类划分存放,每个种类就是一个小的星型网络,整个仓库为这些 小的星型网络组成的树型网络.所以在这里选用树型拓扑来构造 RFID 读写器网络. 在树型网络中, 可以描述为多个星型结构组成的集合体, 每个星型结构和其他的是相互独立的, 图3-4 为星型网络的组建流程.网络协调器用来接受 ZigBee 网络传来的数据并控制每个独立结构的运行情况, 同时实时地显示 ZigBee 网络的拓扑结构.路由器用于接收从终端设备(RFID 读写器)传来的数据并将其 转发给网络协调器进行处理, 同时将它接收到的网络协调器命令向读写器发出相应的操作. 终端设备 (RFID 读写器)接收标签上的信息. 在ZigBee 网络中,任何一个 FFD 都可以成为网络协调器,这样可以有以下一种简单的组网策略: (1)一个 FFD 设备在第一次被激活后,检查网络中是否存在网络协调器,如果存在就成为这个网络 中的普通设备,不然这个 FFD 就可以组建自己的网络,并成为该网络的协调器. (2)在确立自己为网络协调器后,将自己的簇头(Cluster Header)标号设定为为 0,形成网络的第 一个簇. (3)网络协调器广播信号帧,临近设备收到后,可以申请加入该簇. 图3-4 星型网络组建流程 4 总结 由于 ZigBee 技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术,和其他无线通信技术相比,ZigBee 更简单、 速率更慢、功率及费用也更低以及更高的可靠性,其中的树形网络拓扑可实现分布式网络,有利于组建一 个较大范围内的 RFID 读写器网络,因此选用 ZigBee 技术中的树型拓扑结构来对 RFID 读写器网络进行组 网是一种比较好的选择. 参考文献: [1] 岳磊,赵晓群.一种 RFID 读写器网络的设计及其实现.微计算机应用,2007,NO.7 [2] 王权平,王莉.Zigbee 技术简析.通讯世界,2003,4 [3] 杨赓.Zigbee 无线传感器网络的设计与应用[D].苏州大学,2007 [4] Homepage of ZigBeeTM Alliance.http://www.zigbee.org [5] IEEE Std 802.15.4-2003TM,Part 15.4:Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks(LR-WPANs) [6] Klaus Finkenzeller,RFID Handbook.2nd ed.,John Wiley & Sons,2003 联系方式:姓名:苏平 通信地址:桂林电子科技大学研 ES5 信箱 联系电话: (0) Y Y N N N N Y Y 发送地址分配信息 请求分配地址 设置节点地址 发送地址确认信息 成功加入网络 Y 是否有加入请求 是否同意请求 是否分配地址 是否存在协调器 请求入网 设置自身为协调器 记录该节点信息 基于ZigBee技术的RFID读写器网络的研究 作者: 苏平, 蒋泰, 张予帅 作者单位: 桂林电子科技大学计算机与控制学院,桂林 541004 相似文献(10条) 1.学位论文 叶军伟 射频识别系统读写器天线的研究 2008 射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification Technology)是一项非接触式自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据.RFID技术的兴起并不是 因为它是一项新技术,而是因为这项技术已经开始成熟并逐渐具备了走向实际应用的能力,同时也是因为目前正广泛应用的自动识别技术(例如条形码技术)已无法满足人们更高的要求 . 射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域.目前,我国射频识别技术及应用处于初级发展阶段,存在技术水平不高,标准规范不完善 等诸多问题.但我国射频识别技术却拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力. 在射频识别系统中,单极化的读写器天线已不能满足实际应用的要求,要求读写器天线是双极化或圆极化的.此外,由于微带天线具有低剖面,重量轻,成本低,易于与微波集成电路 集成,易于获得双频、双极化、圆极化等一系列的优点,故本文主要研究微带形式的双极化读写器天线. 随着RFID技术应用的越来越广泛,实际应用对读写器天线的带宽,增益和隔离度也提出了越来越高的要求.目前,在UHF频段,不同国家和地区使用不同的频率,比如北美和南美使用 902MHz-928MHz频段,而亚洲和澳大利亚使用866MHz-954MHz频段,不过860MHz-960MHz的频段可以满足大多数国家和地区的使用.本文在研究了串馈式RFID读写器天线阵列和H形缝隙耦 合RFID读写器天线的基础之上,完成了一款2*2缝隙耦合的阵列天线设计.完成天线实物制作工作之后,对其进行了S参数和方向图的测量,并获得了较好的结果.当VSWR≤1.5时,该天 线的带宽已经覆盖了860MHz-960MHz频段,天线端口隔离度好于-37dB.可以看出它适合应用于UHF频段的射频识别系统. 2.会议论文 刘泽建.程良伦.吴猛 基于ARM9的嵌入式RFID读写器硬件设计 本文首先简要介绍了射频识别技术的基本组成原理及其应用前景,然后主要提出了基于ARM9芯片S3C2410X的嵌入式RFID读写器的硬件设计方案,该RFID读写器适应欧、美、日的射 频标准,具有体积小、功耗低、功能强大等特点,能广泛应用于物流、交通、工业控制和其它领域. 3.学位论文 李世昭 射频识别技术在仓储管理中应用的研究 2007 射频识别技术是一种非接触的无线自动识别技术,它利用空间电磁波的耦合或传播来进行通信,以达到自动识别被标识对象,获取标识对象相关信息的目的.将射频识别技术应 用于仓储管理领域会取得比现今广泛使用的条形码识别技术更为出色的效果.本文从介绍国内外射频识别技术发展应用现状开始,介绍了射频识别技术的基本工作原理和技术特点. 从分析仓储管理领域的需求出发提出相应的系统解决方案.进而重点阐述了本文提出的,基于ISO15693协议并支持Tag-it射频标签的三种射频识别读写器的硬件、软件设计方法.最 后介绍验证系统性能参数的几个实验,提出了改进、完善系统性能的几项措施. 本文的主要工作内容如下: 1.调查分析国内外射频识别技术的产生、发展及应用状况,及其在多个领域中应用的价值.调查国内物流业仓储管理领域的技术现状、特点及需求,结合射频识别技术的特点 及优势设计总体解决方案. 2.完成固定式读写器的硬件设计和软件系统开发. 3.完成基于51单片机的便携式读写器的硬件设计和软件编程. 4.初步完成基于ARM9处理器的便携式读写器的硬件设计,以及嵌入式系统的构建. 5.设计并完成能够验证射频识别系统性能的实验,并对实验数据进行分析. 4.学位论文 段璞 UHF频段RFID读写器基带分析研究 2010 射频识别技术(RFID)作为近年来发展极为迅速的一种非接触式自动识别技术,在理论和实际应用方面都备受瞩目.其中超高频段(UHF)的RFID技术是国际上最先进的自动识别技 术,它具有识别距离远、识别速度快、使用寿命长等特点,将广泛应用于电子路牌、高速公路收费、物流管理、产品跟踪等领域.因此UHF频段的RFID读写器的研制有着很好的应用 前景.而基带部分是整个读写器设计中的核心部分,它的功能和特性直接影响到读写器的性能,因此基带部分的分析研究对于提高读写器性能有很重要的意义. 本文对UHF频段读写器的基带部分进行分析研究,分别从基本功能和扩展功能两个方面出发进行介绍.基本功能主要介绍了编解码、解调滤波及防碰撞算法等实现读写器正常读写的 一些基带处理功能,重点分析了一种改进动态帧时隙防碰撞算法;扩展功能在基本功能的基础上配合读写器进行灵敏度自测及回波信号强度分析,重点分析了回波信号强度的检测方 法及应用. 硬件实现采用了FPGA+DSP的处理构架,软件实现以FPGA开发平台ISE为主,DSP开发平台CodeComposer为辅,并且结合Matlab仿真的设计方法,进行整体的仿真分析研究.在ISE开发 平台上完成了主要程序的功能仿真,且程序下载运行正常,利用Matlab软件进行分析设计的FIR滤波器也在DSP中运行正常. 本论文以理论研究为主,辅以仿真验证分析,对于有条件进行下载实际验证的部分设计进行了实际验证.为读写器基带部分的设计研究提供了理论依据,同时也为读写器的性能提 高创造条件. 5.期刊论文 高兵权.肖学福.张扬奇.刘金彪.GAO Bing-quan.XIAO Xue-fu.ZHANG Yang-qi.LIU Jin-biao 基于MCU+FPGA模式的RFID读写 器设计 -自动化与仪表2009,24(9) 军事物流应用针对射频识别读写器提出了全向射频信号采集和高速数据处理的要求.文中介绍了一种基于LPC2387嵌入式微控制器,使用FPGA逻辑控制,运行μC/OS-Ⅲ嵌入式实时 操作系统的射频读写器的设计,该设计具有信号处理高效、控制接口丰富、软件开发配置简便的特点.实践证明,该产品运行稳定、可靠. 6.学位论文 陈永强 基于Mifare卡的读写器设计 2009 射频识别技术(RFID)是一种利用电磁耦合方式进行信息传递的新技术,它具有识别速度快,保密性强及无接触式等特点,可广泛应用于物流管理、产品跟踪、门禁控制和医院 病例信息管理等领域.本文基于ISO/IEC14443标准A型非接触式IC卡,设计了读写器和相应的软件. 在硬件电路设计中,以AT89S52和RC500分别作为读写器的单片机模块和射频模块的核心芯片,采用串口方式读写器与上位机保持通信功能,然后利用串联谐振原理设计天线电路 ;在软件设计中,采用结构化程序设计方法,完成了AT89S52与RC500的初始化,然后根据二进制搜索算法,编写防冲突程序代码,使读写器能够从多张卡识别出其中一张以进行通信 . 经制作印制电路板并调试,证明实验装置可以实现与Mifare卡无线通讯.实际运行结果表明读写器和Mifare one卡的有效读写距离达到5cm.该读写器具有高级扩展功能,如果 在硬件基础上加上输入输出设备,把软件适当更改,可适用于医疗领域的病例信息管理. 7.学位论文 孙甲 超高频RFID读写器射频电路设计 2009 射频识别技术(RFID)是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递,并通过所传递的信息达到识别目的的技术.其中超高频RFID技术具有识别距离远、传送数据速度快 、可靠性强和寿命高等特点,得到了世界各国的重视和各大企业的青睐. 本文基于ISO18000-6C对902~928MHz频段RFID读写器射频电路进行分析和设计. 在理论分析阶段,对读写器射频收发电路原理进行了详细分析.基于ISO18000-6C提出了,发送电路采用通断键控调制的体系结构,接收电路采用双通道零中频体系结构.然后利用 EDA工具(ADS仿真软件)对读写器射频收发电路进行S参数仿真、谐波仿真、包络仿真和瞬时仿真,验证了读写器收发电路理论的正确性. 在实际设计阶段,根据理论分析的结果,对射频收发电路中各模块芯片进行选型分析并构建电路.PCB设计过程中,为实现射频板的电磁兼容性,提出了射频电路PCB设计中避免电 磁干扰的解决方法. 在电路调试阶段,综合理论分析和各芯片性能指标,已完成读写器收发电路四大单元模块——射频发送单元、射频接收单元、PLL频率合成器单元和基带处理单元——调试工作.通 过实验分析和实验结果验证,四部分单元模块功能均满足设计要求. 8.期刊论文 何将三.陈国栋 基于MF RC500的射频识别读写器设计 -单片机与嵌入式系统应用2004(11) 主要介绍一种基于Philips公司的MF RC500的射频识别读写器的设计:首先介绍系统的组成以及MF RC500的特性,接着给出天线的设计规范,最后给出MCU 89C52与MF RC500的接口 原理图、对Mifare卡操作流程以及读卡的程序.该系统选用Mifare卡作为系统的应答器(PICC),电路稳定,系统运行正常. 9.学位论文 谭艳芹 UHF频段RFID读写器的实现 2008 射频识别技术(RFID)是近年来发展极为迅速的一种非接触式自动识别技术,其中超高频段(UHF)的RFID技术具有识别距离远、识别速度快、使用寿命长等特点,将广泛应用于电 子路牌、高速公路收费、物流管理、产品跟踪等领域.因此UHF频段读写器的研制有着很好的应用前景. 本文针对超高频射频识别系统进行研究,分析了读写器整体的架构方式,阐述了基带系统的组成,设计了发射机和接收机的方案,选取了接收机的解调方案,并采用ADS仿真软 件对混频器的特性进行了分析. 设计了基带的DAC、ADC转换电路,在发射机电路中,设计了正交调制电路,实现了对基带信号的调制;设计了发射机功率增益控制电路,实现对发射信号功率的控制.采用零中 频的接收机架构方式,设计了ADC前级放大电路,利用可编程增益放大器实现了接收机信号的自动增益控制. 读写器通过B/S(Browser/Server,浏览器/服务器)模式接入网络,通过访问Web服务器的方式实现对读写器的配置和访问.软件系统主要在两大处理器内实现:ARM7处理器 LPC2292和DSP处理器TMS320VC5509A.ARM处理器作为主CPU,接收用户命令、实现对标签读写作业的调度,并将数据反馈给用户;同时,在ARM内实现了以太网、USB、串口等通用接 口,实现可多样化的扩展.在DSP内实现了ISO18000-6B协议和接收机自动增益控制算法.两个处理器之间通过FIFO电路相连,使整个基带系统协同稳定工作.深入研究了协议中的防 碰撞算法——二进制搜索算法,并对其进行了仿真分析.调试过程中利用频谱分析仪和逻辑分析仪等仪器对系统进行了严格的测试,保证了系统的可靠性. 本文所设计的UHF频段的RFID读写器接口资源丰富,可以方便的对系统进行二次开发,使之适用于特定的RFID应用系统.通用的硬件平台和丰富的资源方便多协议的扩展. 10.学位论文 李军 超高频电子标签读写器的设计与实现 2007 RFID是射频识别技术的英文Radio Frequerlcy Identification的缩写,是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术,它综合了无线通讯、微电子、互联网等最新的 信息技术,对所有社会产品从生产、销售到使用,甚至回收、处理,进行全过程监控管理,极大地提高整个社会的运转效率,因此己被广泛地应用于各类场合.现在RFID是自动识别 领域最热门的技术,其迅猛的发展也引起了全世界众多研究机构的关注本论文按照EPC global Class 1 Gen 2(ISO18000-6C)协议,经过理论分析,采用升余弦滤波器完成基带信号 整形和过采样,采用了直接变频发射机架构和零中频接收机架构,设计并实现了读写器整个体系架构.结果证明整个设计满足协议要求,基本达到初步应用的目标并在实际中得到应 用.本文是基于分立器件构成的读写器系统,它的设计成功也给单芯片解决方案的推出构建了一个很好的验证平台. 本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Conference_7167994.aspx 授权使用:黄小强(wfxadz),授权号:015fec1b-325d-4ed5-98e0-9ea50148e537 下载时间:2011年3月13日
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基于 ZigBee 技术的 RFID 读写器网络的研究1 苏平,蒋泰,张予帅 (桂林电子科技大学计算机与控制学院,桂林 541004 ) 摘要:在对 ZigBee 技术分析研究的基础上,采用树型网络拓扑用构建了一个基于 ZigBee 技术的 RFID 读写器网络,该网络 将RFID 读写器以 Ad Hoc 的方式连接起来,使得读写器能更加高效、快速、准确地获得标签上的信息,有效地提高了系统的 性能. 关键词:RFID;ZigBee;读写器;网络拓扑 The Research of RFID-Reader-Network Based on ZigBee SU Ping, JIANG Tai, ZHANG Yushuai (College of Computer Science and Control, Guilin University of Electronic Technology, Guilin, 541004) Abstract:Base on analyze the ZigBee technology, we introduce cluster tree topology to construct the RFID-Reader-Network with ZigBee technology,and RFID readers in the form of Ad Hoc are connected to the network. With the network, readers can efficient, rapid, accurate access the tag. At the same time, it will efficient improve the performance of the system. Key words:RFID;ZigBee;Reader;Net topology 1 引言 RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)是一种利用无线通信技术实现的非接触式自动 识别技术,具有非接触、安全性高、传输速度快、支持多目标识别的特点.近年来,随着超大规模集成电 路技术的发展,RFID 设备的成本大大降低,RFID 技术逐渐走向实用,在众多领域获得了广泛的应用. RFID 系统主要由三部分构成:标签(Tag) 、读写器(Reader)和应用系统.标签由耦合元件及芯片组 成,每个标签具有唯一的电子编码(EPC) ,附着在物体上标识目标对象和物体信息.读写器通过射频信号 从物品的标签中读取信息,再将这些信息传送给后台的应用系统进行处理. 在目前实际的 RFID 应用环境中,如物品监测系统,要求能够实时地识别出在一定范围内所有的标签, 而单个读写器的作用范围有限(UHF 频段的 RFID 系统一般识别距离在 10m 范围内) [1] .因此,在这种系统 中有必要放置多个读写器,就需要一个网络将 RFID 读写器连接起来,从而实现多个读写器协同工作.本 文提出用 ZigBee 技术将 RFID 读写器以 Ad Hoc 的方式连接起来,实现高效、快速地读取标签上的信息, 同时简化了组网的过程. 2 ZigBee 技术 无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式.目前,无线 通信技术中应用的比较广泛的技术有:ZigBee,蓝牙(BlueTooth) ,无线局域网 802.11(Wi-Fi)和红外 数据传输(IrDA)等. 2.1 ZigBee 技术简介 [2] ZigBee 是IEEE802.15.4 协议的代名词,根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信 技术. ZigBee 使用 868MHz/915MHz/ 2.4 GHz 波段, 采用直接序列扩频 (DSSS) 技术, 它的基本速率是 250kb/s, 当降低到 28kb/s 时,传输范围可扩大到 134m,并获得更高的可靠性.另外,每个 ZigBee 的子网可有 254 个节点,从而可以很好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用. ZigBee 技术特点主要包括以下几个部分:低速率,ZigBee 工作在 20~250 kbps 的较低速率;功耗低, 一个 ZigBee 节点设备在低耗电待机模式下,两节普通 5 号干电池可使用 6 个月以上;低成本,免协议专 1 基金项目:国家电子信息产业发展基金资助项目(信部运[2006]634 号) 作者简介:苏平(1984-),男,硕士研究生,主要研究方向:RFID;蒋泰(1960-),男,教授,主要研究方向:RFID、企 业信息管理、嵌入式系统;张予帅(1982-),男,硕士研究生,主要研究方向:RFID. 利费;短时延,ZigBee 的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需 15 ms;高容量,ZigBee 可采用星 型、树型和 Mesh 网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理 254 个子节点;同时主 节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成 65000 个节点的大网;有效范围小,有效覆盖范围 10~75m 之间;高安全,ZigBee 提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数 据以及采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码;工作频段灵活. 2.2 ZigBee 和其他无线通信方式的比较 蓝牙技术(BlueTooth)是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,其实质内容是为固定设备或 移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口,将通信技术与计算机技术进一步结合起来,使各种设 备在没有电线或电缆相互连接的情况下, 能在近距离范围内实现相互通信或操作. 其传输频段为2.4GHz ISM 频段,提供 1Mbps 的传输速率和 10m 的传输距离. Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线高保真)也是一种无线通信协议,正式名称是 IEEE802.11b,属于短距 离无线通信技术.Wi-Fi 速率最高可达 11Mb/s.虽然在数据安全性方面比蓝牙技术要差一些,但在电波的 覆盖范围方面却略胜一筹,可达 100 m 左右. IrDA 是一种利用红外线进行点对点通信的技术,是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术.目前 它的软硬件技术都很成熟,在小型移动设备,如PDA、手机上广泛使用.实际上,当今每一个出厂的 PDA 及许多手机、笔记本电脑、打印机等产品基本上都支持 IrDA. 不同的无线通信技术之间的区别主要在于通信距离、数据传输速率、组网方式和成本之间的差距.表2-1 给出了上面四种短距离无线通信技术的比较. 表2-1 几种短距离无线通信技术的比较 规范 ZigBee 蓝牙 Wi-Fi 红外 工作频段 868MHz/915MHz/ 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz 3.65x10 14 Hz 传输速率 (Mbps) 0.02~0.25 1~3 2~54 1~16 数据/语音 数据 语音、数据 语音、数据 数据 最大功耗 1~3mW 1~100mW 100mW 1~10mW 传输方式 点对多点 点对多点 点对多点 点对点 连接设备数 2 16 7 理论上达到 2 24 2 安全措施 32、64、128 位 密钥 128 位密钥 64 位密钥 短距离、小角度 传输来确保安全 支持组织 ZigBee 联盟 802.15.1 802.11 IrDA 主要用途 家庭网络、控制 网络、传感器网 络 个人网络 (PAN) 家庭无线网络 透明可见范围内 的数据传输,近 距离遥控 从表 2-1 中不难看出,四种无线通信技术都有各自的特点,分别适用于不同的场合.ZigBee 技术正好 填补了低速率无线通信技术的空缺,与其他标准在应用上几乎无交叉.在实际应用环境中,低速率、低成 本的无线通信应用于自动化、自动控制、无线传感网络等诸多领域. ZigBee 技术的这些特点恰恰符合 RFID 读写器网络的要求,数据量不大,同时对控制的实时性要求高. 3 基于 ZigBee 技术的 RFID 读写器网络 目前,关于 RFID 的研究主要集中在单个 RFID 读写器和多个标签,然而在一些应用场景中,需要将若 干个 RFID 读写器密集地布设在同一个地方,这就涉及到读写器收集和传输数据的问题,需要解决 RFID 系 统的高效运行问题,因此,需要构建 RFID 读写器网络.RFID 读写器网络有两个显著的作用,一是有利于 读写器采集到的大量的标签数据的处理、传输和交换;二是有利于读写器冲突问题的解决. 现有的 RFID 读写器网络一般是建立在有线网络的基础上,将每个 RFID 读写器以 RS-232 串口或者以 太网的方式与计算机进行连接, 从而对读写器收集到的标签上数据进行处理. 本文用 ZigBee 技术来对 RFID 读写器进行组网,与传统的读写器网络相比,采用 ZigBee 技术优势有:一是无线网络安装方便,不需布 线;二是无线网络比有线网络更加灵活,可随时随地联网;三是无线网络管理容易,通过软件设置即可; 四是网络重建快速,网络的扩展简单. 3.1 ZigBee 网络结构 ZigBee 标准规定了三种网络拓扑结构:星型、树型和 Mesh 型结构 [3] ,三者的网络拓扑结构分别如图 3-1、3-2、3-3 所示.其中,星型网络适合家庭自动化、个人计算机的外设等小范围的室内应用;树型和 Mesh 可划为点对点网络,点对点网络中只要彼此在对方的无线辐射范围内,并满足通信要求,就可以直接 通信.点对点网络更适合设备分布广的应用,如军事、灾情监测和工业监测等. 3.1.1 星型网络构建 星型网络是一个辐射状的系统,数据通过中心节点传输.在这种拓扑中,外围节点需要直接与中心节 点连接.星型网络拓扑结构最大的优点是结构简单,中心节点承担绝大部分管理工作,缺点是灵活性差. 图3-1 星型网络拓扑 3.1.2 树型网络构建 树型网络可以简单地理解为多个星型结构的集合. 若干个星型拓扑连接到一起, 可以使通信区域扩大. 树型结构的优点是成本较低,覆盖范围较大,缺点是动态环境适应性差. 由ZigBee 技术来实现该拓扑结构,同样需要网络协调器,不过它的功能主要是完成设备的注册和访 问控制等基本的网络管理.在树型网络中,绝大多数的设备都是 FFD(Full Function Device,全功能设 备) ,而RFD(Reduced Function Device,精简功能设备)总是作为树的叶设备连接到网络中.任何一个 FFD 都可以充当 RFD 的协调器或者网络协调器,为其它设备提供同步信息.当然在这些协调器中,只有一 个可以担任整个点对点网络的协调器. 图3-2 树型网络拓扑 3.1.3 Mesh 型网络的构建 Mesh 型网络是一个自由设计的拓扑,具有很高的适应环境能力.在Mesh 型网络结构中,各个节点都 是平等的,都具有路由能力,能跟有效通信半径内的所有节点直接通信,网内的所有节点都可以访问到网 内的其他节点,但是路由器和协调器的无线通信模块必须一直处于接收状态,所以节点功耗比较大. 图3-3 Mesh 网络拓扑 3.2 基于 ZigBee 技术的 RFID 读写器网络的构建 本文采用树型网络拓扑结构来构建 RFID 读写器网络,实现分布式 RFID 读写器系统.如图 3-2 所示, 其中网络协调器、路由器和终端设备(RFID 读写器)之间均是由 ZigBee 无线网络来进行连接. 本文设计了一个简单的 RFID 读写器网络模型.采用的是 ZigBee 的树型拓扑结构,这种结构实现起来 比星型结构复杂,比Mesh 型简单,总体上是分布式控制结构.采用该拓扑结构主要是从实际应用的角度 来考虑的,例如仓库管理,一般按物品种类划分存放,每个种类就是一个小的星型网络,整个仓库为这些 小的星型网络组成的树型网络.所以在这里选用树型拓扑来构造 RFID 读写器网络. 在树型网络中, 可以描述为多个星型结构组成的集合体, 每个星型结构和其他的是相互独立的, 图3-4 为星型网络的组建流程.网络协调器用来接受 ZigBee 网络传来的数据并控制每个独立结构的运行情况, 同时实时地显示 ZigBee 网络的拓扑结构.路由器用于接收从终端设备(RFID 读写器)传来的数据并将其 转发给网络协调器进行处理, 同时将它接收到的网络协调器命令向读写器发出相应的操作. 终端设备 (RFID 读写器)接收标签上的信息. 在ZigBee 网络中,任何一个 FFD 都可以成为网络协调器,这样可以有以下一种简单的组网策略: (1)一个 FFD 设备在第一次被激活后,检查网络中是否存在网络协调器,如果存在就成为这个网络 中的普通设备,不然这个 FFD 就可以组建自己的网络,并成为该网络的协调器. (2)在确立自己为网络协调器后,将自己的簇头(Cluster Header)标号设定为为 0,形成网络的第 一个簇. (3)网络协调器广播信号帧,临近设备收到后,可以申请加入该簇. 图3-4 星型网络组建流程 4 总结 由于 ZigBee 技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术,和其他无线通信技术相比,ZigBee 更简单、 速率更慢、功率及费用也更低以及更高的可靠性,其中的树形网络拓扑可实现分布式网络,有利于组建一 个较大范围内的 RFID 读写器网络,因此选用 ZigBee 技术中的树型拓扑结构来对 RFID 读写器网络进行组 网是一种比较好的选择. 参考文献: [1] 岳磊,赵晓群.一种 RFID 读写器网络的设计及其实现.微计算机应用,2007,NO.7 [2] 王权平,王莉.Zigbee 技术简析.通讯世界,2003,4 [3] 杨赓.Zigbee 无线传感器网络的设计与应用[D].苏州大学,2007 [4] Homepage of ZigBeeTM Alliance.http://www.zigbee.org [5] IEEE Std 802.15.4-2003TM,Part 15.4:Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks(LR-WPANs) [6] Klaus Finkenzeller,RFID Handbook.2nd ed.,John Wiley & Sons,2003 联系方式:姓名:苏平 通信地址:桂林电子科技大学研 ES5 信箱 联系电话: (0) Y Y N N N N Y Y 发送地址分配信息 请求分配地址 设置节点地址 发送地址确认信息 成功加入网络 Y 是否有加入请求 是否同意请求 是否分配地址 是否存在协调器 请求入网 设置自身为协调器 记录该节点信息 基于ZigBee技术的RFID读写器网络的研究 作者: 苏平, 蒋泰, 张予帅 作者单位: 桂林电子科技大学计算机与控制学院,桂林 541004 相似文献(10条) 1.学位论文 叶军伟 射频识别系统读写器天线的研究 2008 射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification Technology)是一项非接触式自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据.RFID技术的兴起并不是 因为它是一项新技术,而是因为这项技术已经开始成熟并逐渐具备了走向实际应用的能力,同时也是因为目前正广泛应用的自动识别技术(例如条形码技术)已无法满足人们更高的要求 . 射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域.目前,我国射频识别技术及应用处于初级发展阶段,存在技术水平不高,标准规范不完善 等诸多问题.但我国射频识别技术却拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力. 在射频识别系统中,单极化的读写器天线已不能满足实际应用的要求,要求读写器天线是双极化或圆极化的.此外,由于微带天线具有低剖面,重量轻,成本低,易于与微波集成电路 集成,易于获得双频、双极化、圆极化等一系列的优点,故本文主要研究微带形式的双极化读写器天线. 随着RFID技术应用的越来越广泛,实际应用对读写器天线的带宽,增益和隔离度也提出了越来越高的要求.目前,在UHF频段,不同国家和地区使用不同的频率,比如北美和南美使用 902MHz-928MHz频段,而亚洲和澳大利亚使用866MHz-954MHz频段,不过860MHz-960MHz的频段可以满足大多数国家和地区的使用.本文在研究了串馈式RFID读写器天线阵列和H形缝隙耦 合RFID读写器天线的基础之上,完成了一款2*2缝隙耦合的阵列天线设计.完成天线实物制作工作之后,对其进行了S参数和方向图的测量,并获得了较好的结果.当VSWR≤1.5时,该天 线的带宽已经覆盖了860MHz-960MHz频段,天线端口隔离度好于-37dB.可以看出它适合应用于UHF频段的射频识别系统. 2.会议论文 刘泽建.程良伦.吴猛 基于ARM9的嵌入式RFID读写器硬件设计 本文首先简要介绍了射频识别技术的基本组成原理及其应用前景,然后主要提出了基于ARM9芯片S3C2410X的嵌入式RFID读写器的硬件设计方案,该RFID读写器适应欧、美、日的射 频标准,具有体积小、功耗低、功能强大等特点,能广泛应用于物流、交通、工业控制和其它领域. 3.学位论文 李世昭 射频识别技术在仓储管理中应用的研究 2007 射频识别技术是一种非接触的无线自动识别技术,它利用空间电磁波的耦合或传播来进行通信,以达到自动识别被标识对象,获取标识对象相关信息的目的.将射频识别技术应 用于仓储管理领域会取得比现今广泛使用的条形码识别技术更为出色的效果.本文从介绍国内外射频识别技术发展应用现状开始,介绍了射频识别技术的基本工作原理和技术特点. 从分析仓储管理领域的需求出发提出相应的系统解决方案.进而重点阐述了本文提出的,基于ISO15693协议并支持Tag-it射频标签的三种射频识别读写器的硬件、软件设计方法.最 后介绍验证系统性能参数的几个实验,提出了改进、完善系统性能的几项措施. 本文的主要工作内容如下: 1.调查分析国内外射频识别技术的产生、发展及应用状况,及其在多个领域中应用的价值.调查国内物流业仓储管理领域的技术现状、特点及需求,结合射频识别技术的特点 及优势设计总体解决方案. 2.完成固定式读写器的硬件设计和软件系统开发. 3.完成基于51单片机的便携式读写器的硬件设计和软件编程. 4.初步完成基于ARM9处理器的便携式读写器的硬件设计,以及嵌入式系统的构建. 5.设计并完成能够验证射频识别系统性能的实验,并对实验数据进行分析. 4.学位论文 段璞 UHF频段RFID读写器基带分析研究 2010 射频识别技术(RFID)作为近年来发展极为迅速的一种非接触式自动识别技术,在理论和实际应用方面都备受瞩目.其中超高频段(UHF)的RFID技术是国际上最先进的自动识别技 术,它具有识别距离远、识别速度快、使用寿命长等特点,将广泛应用于电子路牌、高速公路收费、物流管理、产品跟踪等领域.因此UHF频段的RFID读写器的研制有着很好的应用 前景.而基带部分是整个读写器设计中的核心部分,它的功能和特性直接影响到读写器的性能,因此基带部分的分析研究对于提高读写器性能有很重要的意义. 本文对UHF频段读写器的基带部分进行分析研究,分别从基本功能和扩展功能两个方面出发进行介绍.基本功能主要介绍了编解码、解调滤波及防碰撞算法等实现读写器正常读写的 一些基带处理功能,重点分析了一种改进动态帧时隙防碰撞算法;扩展功能在基本功能的基础上配合读写器进行灵敏度自测及回波信号强度分析,重点分析了回波信号强度的检测方 法及应用. 硬件实现采用了FPGA+DSP的处理构架,软件实现以FPGA开发平台ISE为主,DSP开发平台CodeComposer为辅,并且结合Matlab仿真的设计方法,进行整体的仿真分析研究.在ISE开发 平台上完成了主要程序的功能仿真,且程序下载运行正常,利用Matlab软件进行分析设计的FIR滤波器也在DSP中运行正常. 本论文以理论研究为主,辅以仿真验证分析,对于有条件进行下载实际验证的部分设计进行了实际验证.为读写器基带部分的设计研究提供了理论依据,同时也为读写器的性能提 高创造条件. 5.期刊论文 高兵权.肖学福.张扬奇.刘金彪.GAO Bing-quan.XIAO Xue-fu.ZHANG Yang-qi.LIU Jin-biao 基于MCU+FPGA模式的RFID读写 器设计 -自动化与仪表2009,24(9) 军事物流应用针对射频识别读写器提出了全向射频信号采集和高速数据处理的要求.文中介绍了一种基于LPC2387嵌入式微控制器,使用FPGA逻辑控制,运行μC/OS-Ⅲ嵌入式实时 操作系统的射频读写器的设计,该设计具有信号处理高效、控制接口丰富、软件开发配置简便的特点.实践证明,该产品运行稳定、可靠. 6.学位论文 陈永强 基于Mifare卡的读写器设计 2009 射频识别技术(RFID)是一种利用电磁耦合方式进行信息传递的新技术,它具有识别速度快,保密性强及无接触式等特点,可广泛应用于物流管理、产品跟踪、门禁控制和医院 病例信息管理等领域.本文基于ISO/IEC14443标准A型非接触式IC卡,设计了读写器和相应的软件. 在硬件电路设计中,以AT89S52和RC500分别作为读写器的单片机模块和射频模块的核心芯片,采用串口方式读写器与上位机保持通信功能,然后利用串联谐振原理设计天线电路 ;在软件设计中,采用结构化程序设计方法,完成了AT89S52与RC500的初始化,然后根据二进制搜索算法,编写防冲突程序代码,使读写器能够从多张卡识别出其中一张以进行通信 . 经制作印制电路板并调试,证明实验装置可以实现与Mifare卡无线通讯.实际运行结果表明读写器和Mifare one卡的有效读写距离达到5cm.该读写器具有高级扩展功能,如果 在硬件基础上加上输入输出设备,把软件适当更改,可适用于医疗领域的病例信息管理. 7.学位论文 孙甲 超高频RFID读写器射频电路设计 2009 射频识别技术(RFID)是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递,并通过所传递的信息达到识别目的的技术.其中超高频RFID技术具有识别距离远、传送数据速度快 、可靠性强和寿命高等特点,得到了世界各国的重视和各大企业的青睐. 本文基于ISO18000-6C对902~928MHz频段RFID读写器射频电路进行分析和设计. 在理论分析阶段,对读写器射频收发电路原理进行了详细分析.基于ISO18000-6C提出了,发送电路采用通断键控调制的体系结构,接收电路采用双通道零中频体系结构.然后利用 EDA工具(ADS仿真软件)对读写器射频收发电路进行S参数仿真、谐波仿真、包络仿真和瞬时仿真,验证了读写器收发电路理论的正确性. 在实际设计阶段,根据理论分析的结果,对射频收发电路中各模块芯片进行选型分析并构建电路.PCB设计过程中,为实现射频板的电磁兼容性,提出了射频电路PCB设计中避免电 磁干扰的解决方法. 在电路调试阶段,综合理论分析和各芯片性能指标,已完成读写器收发电路四大单元模块——射频发送单元、射频接收单元、PLL频率合成器单元和基带处理单元——调试工作.通 过实验分析和实验结果验证,四部分单元模块功能均满足设计要求. 8.期刊论文 何将三.陈国栋 基于MF RC500的射频识别读写器设计 -单片机与嵌入式系统应用2004(11) 主要介绍一种基于Philips公司的MF RC500的射频识别读写器的设计:首先介绍系统的组成以及MF RC500的特性,接着给出天线的设计规范,最后给出MCU 89C52与MF RC500的接口 原理图、对Mifare卡操作流程以及读卡的程序.该系统选用Mifare卡作为系统的应答器(PICC),电路稳定,系统运行正常. 9.学位论文 谭艳芹 UHF频段RFID读写器的实现 2008 射频识别技术(RFID)是近年来发展极为迅速的一种非接触式自动识别技术,其中超高频段(UHF)的RFID技术具有识别距离远、识别速度快、使用寿命长等特点,将广泛应用于电 子路牌、高速公路收费、物流管理、产品跟踪等领域.因此UHF频段读写器的研制有着很好的应用前景. 本文针对超高频射频识别系统进行研究,分析了读写器整体的架构方式,阐述了基带系统的组成,设计了发射机和接收机的方案,选取了接收机的解调方案,并采用ADS仿真软 件对混频器的特性进行了分析. 设计了基带的DAC、ADC转换电路,在发射机电路中,设计了正交调制电路,实现了对基带信号的调制;设计了发射机功率增益控制电路,实现对发射信号功率的控制.采用零中 频的接收机架构方式,设计了ADC前级放大电路,利用可编程增益放大器实现了接收机信号的自动增益控制. 读写器通过B/S(Browser/Server,浏览器/服务器)模式接入网络,通过访问Web服务器的方式实现对读写器的配置和访问.软件系统主要在两大处理器内实现:ARM7处理器 LPC2292和DSP处理器TMS320VC5509A.ARM处理器作为主CPU,接收用户命令、实现对标签读写作业的调度,并将数据反馈给用户;同时,在ARM内实现了以太网、USB、串口等通用接 口,实现可多样化的扩展.在DSP内实现了ISO18000-6B协议和接收机自动增益控制算法.两个处理器之间通过FIFO电路相连,使整个基带系统协同稳定工作.深入研究了协议中的防 碰撞算法——二进制搜索算法,并对其进行了仿真分析.调试过程中利用频谱分析仪和逻辑分析仪等仪器对系统进行了严格的测试,保证了系统的可靠性. 本文所设计的UHF频段的RFID读写器接口资源丰富,可以方便的对系统进行二次开发,使之适用于特定的RFID应用系统.通用的硬件平台和丰富的资源方便多协议的扩展. 10.学位论文 李军 超高频电子标签读写器的设计与实现 2007 RFID是射频识别技术的英文Radio Frequerlcy Identification的缩写,是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术,它综合了无线通讯、微电子、互联网等最新的 信息技术,对所有社会产品从生产、销售到使用,甚至回收、处理,进行全过程监控管理,极大地提高整个社会的运转效率,因此己被广泛地应用于各类场合.现在RFID是自动识别 领域最热门的技术,其迅猛的发展也引起了全世界众多研究机构的关注本论文按照EPC global Class 1 Gen 2(ISO18000-6C)协议,经过理论分析,采用升余弦滤波器完成基带信号 整形和过采样,采用了直接变频发射机架构和零中频接收机架构,设计并实现了读写器整个体系架构.结果证明整个设计满足协议要求,基本达到初步应用的目标并在实际中得到应 用.本文是基于分立器件构成的读写器系统,它的设计成功也给单芯片解决方案的推出构建了一个很好的验证平台. 本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Conference_7167994.aspx 授权使用:黄小强(wfxadz),授权号:015fec1b-325d-4ed5-98e0-9ea50148e537 下载时间:2011年3月13日