顽兔(www.wantu.tv)
网站首页 >> 装修建材 >> 文章内容

相符ISO IEC 18000-6C标准的UHF RFID读写器设计

[日期:2016-09-18]   来源:wantu.tv顽兔网  作者:wantu.tv顽兔网   阅读:2[字体: ]

相符ISO IEC 18000-6C标准的UHF RFID读写器设计

分析了ISO/ IEC 18000-6 C 标准, 基于此标准设计了一种超高频射频辨认读写器。 摘要:在超高频段, ISO/ IEC 18000-6 标准中6B 多用于交通范畴, 而6C 重要用于物流、临盆治理和供给链治理范畴。分析了ISO/ IEC 18000-6 C 标准, 基于此标准设计了一种超高频射频辨认读写器。具体阐述了读写器的软硬件设计, 个中硬件设计重要包含射频发送电路、射频接收电路和数字基带处理电路。读写器软件设计中论述了整体设计构造、基于概率、槽计数器的防冲突算法、发送接收链路的数据编解码设计、16 bit CRC 校验以及读写器对标签操作敕令流程。
   0  引言
   RFID (radio frequency identification) 是指以辨认或数据交换为目标, 应用感应、无线电波或微波进行非接触双向通信的主动辨认技巧, 应用这种技巧可以实现对所有物理对象的追踪和治理。RFID 有着广泛的应用, 尤其可以对企业的供给链进行高效的治理 。
   2006 年EPC Gen2 纳入ISO/ IEC 18000-6 标准,称为ISO/ IEC 18000-6C。在超高频(UHF) 频段,ISO/ IEC 18000-6 标准中B 类多用于交通范畴, 而C类重要用于物流、临盆治理和供给链治理范畴。但C 类标签的速度高、价格低, 临盆发卖的数量远远跨越B 类, 有慢慢替代B 类的趋势, 成为今朝RFID 研究的热点。
   本文介绍了一种相符ISO/ IEC 18000-6C 标准的读卡器设计。射频前端模块采取零中频收发构造,数字基带处理模块在单片机体系上实现, 并经由过程UART 和USB 与计算机(主机) 进行通信。所设计的读写器完成测试后实现了产品化。
   1  ISO/ IEC 18000 协定
  1、1  ISO/ IEC 18000-6C 协定简介
   ISO/ IEC 18000-6C 在数据传输时, 规定先传输高字节, 其前向链路的调制方法都是ASK, 采取PIE 编码, 防冲突算法应用基于概率、分槽算法厥后向链路是经由过程反向散射调制技巧来实现传送数据, 可以选择FM0 编码或者密勒编码。为防止在读写器获取标签信息的过程中, 把敏感数据扩散出去, 6C 标准采取了相对简单的加密算法, 该算法仅对读写器传送到标签的数据信息进行加密, 标签传送到读写器的数据信息不进行加密, 其实现过程是读写器起首从标签获得一个16 bit宽随机数, 然后将要传送的16 bit宽数据与该随机数进行模2 和计算获得密文, 最后标签解密获得读写器发送的原始数据。
   ISO/ IEC 18000-6C 标准具备多次写入才能, 并增长了部分存储空间用于存储用户的附加数据 许可参加安然与拜访控制、传感器收集和Ad Hoc 收集等功能支撑 具有随时更新标签内容的才能, 包管标签始终保存最新信息, 其链路频率范围可以在40~640 kHz 内调剂。在本文的设计中, 推敲到模仿前端的解调才能, 采取了50 kb/ s 的传输速度,后向链路采取FM0 编码。
  1、2  ISO/ IEC 18000-6C 防冲突机制
  (1) 选择: 读写器选择标签群以便于盘存和拜访的过程。询问机可以用一个或一个以上的选择敕令在盘存之前选择特定的标签群。
  (2) 盘存: 询问机辨认标签的过程。询问机在四个通话的个中一个通话中传输查询敕令, 开端一个盘存周期, 一个或一个以上的标签可以应答, 询问机检查某个标签应答, 请求该标签发出P
  C、EPC和CRC216。
  (3) 拜访: 询问机与各标签交易(读取或写入标签) 的过程。拜访前必须要对标签进行辨认, 拜访由多个敕令构成, 个中有些敕令履行R &geT 链的一次活页加密。
   为解决防冲突算法问题, 标签内应具有一个16 位的随机数产生器。查询敕令含有槽计数器参数Q。收到查询敕令后, 介入标签应在(0 , 2Q - 1)范围内遴选一个随机数值, 并应将该数值载入其计数器, 遴选零数值的标签应转换成应答状况, 并急速应答 遴选非零数值的标签应转换成仲裁状况,并等待发出查询调剂或查询敕令。
   若多个标签应答但读卡机经由过程检测和解决波形一级的冲突, 可以解决个中一个标签发来的16 bit密钥, 未解决的标签收到缺点的16 bit 密钥, 并返回仲裁状况, 不反向散射其P
  C、EPC 和CRC216。发出查询敕令启动一个盘存周期后, 询问机一般要发出一个或一个以上的查询调剂或反复查询敕令。查询调剂敕令反复以前的查询敕令, 可以令Q 增值或减值, 但不将新的标签引入该盘存周期内。反复查询以前的查询敕令, 参数不变,移动营销平台, 也不将新的标签引入该盘存周期。处于仲裁或应答状况的收到查询调剂敕令的标签起首调剂Q (增值、减值或保持不变) , 然后在(0 , 2Q - 1) 遴选一个随机数值, 将该数值载到槽计数器内。遴选零数值的标签应转换到应答状况并急速应答 遴选非零数值的标签应转换到仲裁状况, 并等待下次敕令。
   2  读写器的硬件设计
   采取直接射频调制的发射机和零中频构造的接收机实现读写器的射频前端, 发送和接收通路隔离采取多天线技巧, 其体系硬件构造如图2 所示。频率综合器产生所须要的射频旌旗灯号, 经由功分器获得两路载波旌旗灯号, 分别用于发送和接收通路,企业信息安全方案。发送通路采取OOK调制, 基带旌旗灯号经由过程开关通断控制载波是否经由功放, 并由天线发送 接收通路中接收旌旗灯号先经由功、放大年夜等操作, 然后分别送到混频器和两路正交的载波旌旗灯号进行混频, 对混频之后的旌旗灯号经由滤波、放大年夜、电平比较等操作, 恢复出数字基带旌旗灯号。相干解调采取正交I 和Q 两路接收旌旗灯号,iot物联网, 因为两路接收旌旗灯号相差90°相位, 无论接收旌旗灯号和混频旌旗灯号相位差是若干, 总有一路能解调出有效旌旗灯号, 避免了盲点的出现。
   读写器的数字基带处理模块重要包含一个单片机、两个转换芯片、外部接口以及蜂鸣器。单片机为PHILIPS 公司的P89LPC932A1 , 采取了高机能处理器构造, 指令履行只需2~4 个时钟周期, 6 倍于标准80C51 , 具有512B 片内附RAM, 8KB FLASH法度榜样存储器以及加强型UART[4 ] 。外部时钟频率为12 MHz。该数字模块重要完成协定指令处理、防冲突算法以及通信数据的编解码和校验。 3  读写器的软件设计
  3、1  数字基带的整体设计
   读写器数字基带整体构造, 个中包含指令译码模块、串口通信模块、数据编解码模块以及返回数据处理模块。
   读写器是在计算机(主机) 监控之下进行工作, 两者之间形成主从通信模式。读写器接收到主机发来的指令, 由译码模块肯定读写器的具体操作。操作分为两大年夜类, 一类是对读写器操作。包含读版本信息、设置工作频率模式(固定频率和跳变频率) 和IAP 软件进级等, 处理完成后将信息经由过程UART 返回给主机 另一类是对标签操作, 个中包含防冲突读卡号、读标签和写标签等, 该操作指令经由过程PIE 编码器发送后,车联网平台, 等待回波。返回数据经由过程FM0 解码器落后入回波处理模块, 数据精确则经由过程UART 返回给主机。
  3、2  防冲突算法的实现
   根据ISO/ IEC 18000-6C 防冲突算法, 针对读写器特定的应用请求, 完成防冲突读卡号。起首读写器发送选择指令, 场区内相符前提的标签返回就绪状况 接着发送查询指令开启新盘存周期, 相符前提的标签进入仲裁状况 经由多次查询系列指令后, 计数器槽变为0 的标签进入应答状况并返回16 bit密钥, 读写器解码精确后, 用其特有16 bit密钥对其进行读写操作,非接触式ic卡, 其他标签返回就绪状况, 不再进行防冲突过程, 持续读卡 读卡完成后, 已读取标签退出盘存周期, 对剩下的标签进行防冲突读卡 假如持续5 次没有回波响应, 则认为场区无卡, 停止防冲突读卡。
  3、3  发送链路PIE 编码器设计
   根据其特点, 编码过程如下: 每次从读取缓冲中取8 bit数据, 轮回左移, 根据移出位断定0 或1 并应用分频模块进行编码操作, 左移8 次后, 取下一个数据, 反复上述操作, 直到发送完所稀有据, 编码停止。
  3、4  发送链路敕令流程
   以对单标签进行读写操作为例, 读写器起首发送选择敕令(标签进入就绪状况) , 然后发送查询系列敕令(当槽随机数为0 时, 标签进入应答状况, 返回16 bit随机密钥) 在解码16 bit密钥波形后, 读写器发送ACK 敕令(标签剖断16 bit密钥精确, 标签进入确认状况, 返回PC 和UII) 在确认接收到PC 和UII 数据后, 读写器发送Req2RN 敕令(假如标签剖断16 bit密钥精确, 进入保护状况, 返回新密钥) 读写器解码新的16 bit密钥之后, 发送读/ 写敕令(标签剖断16 bit密钥精确, 标签保持状况, 返回读取数据或者履行对指定命据区写入数据) 读写器对接收到的回波旌旗灯号进行解码, CRC216 校验精确后对主机返回对应数据(个中查询系列敕令采取前同步码为帧头, 其他用帧同步码为帧头)
  3、5  CRC16 校验设计
   根据ISO/ IEC 18000-6C 标准的规定, 要编码CRC216 , 起重要用FFFFh 预先载入全部CRC 存放器(即C [15∶0 ]) , 然后将编为输入标签数据的数据位记录下来, MSB 优先。将所稀有据位记录下来后, C [15∶0 ]取反获得CRC216 值。要解码CRC216 , 起重要用FFFFh 预先载入全部CRC 存放器(C [15∶0 ]) , 然后将收到的数据和CRC25 {数据, CRC216} 位记入数据位, 高字节优先。若C [15∶0 ] = 1D0Fh , 则CRC216 解码成功。软件设计中, 即将16 bitCRC 存放器根据输入数据长度按位左移, 同时断定输入数据位与CRC存放器最高位是否相异, 假如相异则将存放器与0x1021 按位相异或。
  3、6  FM0 解码器设计
   FM0 编码是在1 个位窗内采取电平变更来表示逻辑, 假如电平只在位窗的肇端处翻转则表示数据 1 , 假如电平除了在位窗的肇端处翻转, 还在位窗的中心翻转则表示为数据 0 。解码过程: 起首读写器同时对I 和Q 两路旌旗灯号进行采样, 应用状况机检测返回帧头的精确性,读写器根据帧头的精确性来决定对I 或Q 路旌旗灯号进行解码。针对FM0 编码的特点可知, FM0 每个数据单位的肇端处产生翻转, 由此可以根据肇端处的上升沿或降低沿以及位窗中的采样点来断定出此位窗所表示的数据。设定一个位窗时光长度为T ,一种情况是位窗肇端处为降低沿, 在该位窗3/ 4 T处采样, 采样为1 则位窗表示数据 0 , 采样为0则位窗表示数据 1 , 另一种情况是位窗肇端处为上升沿, 在该位窗3/ 4 T 处采样, 采样为1 则位窗表示数据 1 , 采样为0 则位窗表示数据 0 。
   4  结语
   本文设计的读写器实现了对UHF 频段下的ISO/ IEC 18000-6C 标签的防冲突读卡号以及读写标签数据的功能。读写器可以在800~960 MHz 频率范围内跳频工作, 同时可以应用IAP 功能实现应用中在线进级, 读写距离为8~10 m , 可以防冲突辨认200 个卡以上, 最终实现了产品化。之后推敲到将来参加数字旌旗灯号处理的须要, 在DSP 体系上做了对应移植, 为研究RFID 读写器的SOC 设计供给了必定的参考价值。

相关评论
特别推荐
特别推荐
本站信息来自互联网 如有侵权请来信告知,以便我们及时处理
版权所有?2004-2013 顽兔(www.wantu.tv)
Powered by wantu 3.0