一种电子标签识读终端的研究与设计

3.3 主控模块  

微控制器负责启动EM4095并接收由EM4095解调的编码数据。采用AT89C52作为微控制器，其内部集成了8KB的Flash程序存贮器，256B的RAM， 具有低功耗工作模式。EM4095的DEMOD OUT端接P1．0，EM4095的SHD接P1．1EM4095输出的参考时钟信号RDY／CLK端接TO，用作解码的同步时钟。AT89C52从电子标签读取来的编码数据存贮在EEPROM芯片 AT24C64中。可司通过 MAX232进行电平转换，实现与上位机的通信。识读终端硬件原理见图3。  


  
图3 识读终端硬件原理图  

AT89C52通过P1．1发出控制信号启动EM4095工作，若有效作用范围内有电子标签。电子标签接收EM4095发射的射频信号能量后发送经过调制的编码信号，AT89C52通过监测P1．0的状态，判断是否收到射频接口解调输出的数据，由软件完成数据的接收及后续的处理任务。  

4 软件设计分析  

终端软件要解决的关键问题是如何正确接收数据，并解码。本系统选用的电子标签为Manchester码型，电子标签编码器输出信号、EM4095解调输出信号的波形见图4。  


  
4．1解调输出波特点  

电子标签中的64bit数据以NRZ形式的波形串行送人编码器，经编码后输出Manchester码波形。其编码规则为：在一个编码时钟周期的中间以一个上跳变的波形表示二进制数据“1”：在一个编码时钟周期的中间以一个下跳变的波形表示二进制数据“0”。  

编码输出信号作负载调制的控制信号，编码输出波形中的低电平使标签发射天线线圈工作于高电流，编码输出波形中的高电平则使标签发射天线线圈工作于低电流。因此，标签发给EM4095的已调信号，经解调输出的波形与标签编码输出的波形为反相关系，即：时钟周期中间的下跳变表示二进制数据“1”，时钟周期中间的上跳变波形表示二进制数据“0”。根据图4的波形，连续“0”和连续“1”对应的波形是相似的，只是它们之间为反相关系。因此，如果简单地把上升沿或下降沿作为数据采样时刻，会出现“0”译为“1”或“1”译为“0”的错误。  

4．2解码软件设计思路  

解码程序要解决的主要问题是如何防止“0”与“1”之间的倒译。根据DEMOD OUT端输出波形。若DEMOD OUT端连续输出一个下跳变和一个上跳变，则肯定是解调输出的数据。  

只在以下2种情况会出现上跳变：数据“0”编码周期的中间：相邻数据都是“1”时，它们波形中间也出现上跳变。但这2种情况存在如下差别：上跳沿与前一个下跳沿之间的低电平持续时间不同。若该低电平维持时间大于32个载波周期，则是数据“o”编码周期中间时刻的上跳沿。因此，用指令查询P1．o的电平，先找一个下跳变，找到后立刻启动T0对RDY／CLK参考时钟计时，接着找到紧随其后的上跳变，若此时 的计时时间大于32个载波周期，该上跳变位于数据“0”编码周期中间时刻，该上跳变是接收数据的时间起点。由于每位数据对应波形中的高、低电平均为32个射频载波周期，以上跳时刻为起点延40个载频周期后接收第1个数据。然后重新启动计数器TO，RDY／CLK端输出的参考时钟周期等于射频载波周期，数据编码时钟周期又固定为该参考时钟周期的64倍，将Tn设置为每隔64个载波周期中断1次，在Tn中断服务程序中读P1．0上的数据。  

根据电子标签中数据的结构，按上述接收方式首先找作为起始位的9个存在如下差别：上跳沿与前一个下跳沿之间的低电平持续时间不同。若该低电平维持时间大于32个载波周期，则是数据“o”编码周期中间时刻的上跳沿。因此，用指令查询P1．o的电平，先找一个下跳变，找到后立刻启动T0对RDY／CLK参考时钟计时，接着找到紧随其后的上跳变，若此时 的计时时间大于32个载波周期，该上跳变位于数据“0”编码周期中间时刻，该上跳变是接收数据的时间起点。由于每位数据对应波形中的高、低电平均为32个射频载波周期，以上跳时刻为起点延40个载频周期后接收第1个数据。然后重新启动计数器TO，RDY／CLK端输出的参考时钟周期等于射频载波周期，数据编码时钟周期又固定为该参考时钟周期的64倍，将Tn设置为每隔64个载波周期中断1次，在Tn中断服务程序中读P1．0上的数据。  

根据电子标签中数据的结构，按上述接收方式首先找作为起始位的9个“1”，找到后，按顺序接收其余55bit数据，并按标签中数据结构重新组织数据。然后通过奇校验程序计算各段数据的奇校验，再与接收到的奇校验位进行比较，判断数据是否正确性。