基于FPGA的RFID读卡器的完整设计

量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。成本的节约和效率的提升，促使RFID技术成为各个行业实现信息化的重要切入点。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， 操作快捷方便。无线射频识别技术（RFID）的基本原理是利用射频信号和空间耦合（电磁耦合或电磁传播）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

RFID技术的典型应用有：物流和供应管理，生产制造和装配，航空行李处理，邮件/快运包裹处理，文档追踪/图书馆管理，身份标识。

读卡器关键技术问题

1.避免读卡器冲突

利用读卡器遇到的一个问题就是，从一个读卡器发出的信号可能与另一个覆盖范围重叠的读卡器发出的信号互相干扰。这种现象叫做读卡器冲突，Auto-ID中心利用一种叫做时分多址（TDMA）机制来避免冲突。简而言之，就是读卡器被指示在不同时段读取信息，而不是在同一时刻都试图读取信息，这保证了它们不会互相干扰。但是这意味着处于两个读卡器重叠区域的任何一个RFID 标签都将被读取两次信息，为此开发出了一套删除冗余信息的系统。

2.避免标签冲突

读卡器遇到的另一个问题就是在同一范围内要读取多个芯片的信息，当在同一时刻超过一个芯片向读卡器返回信号，这样标签冲突就发生了，它使读卡器不能清晰判断信息。Auto-ID 中心已经采用了一个标准化的方法来解决这个问题。读卡器只要求第一位数符合它所要求的数字的标签回应读卡器。从本质上来讲，就是，读卡器提出要求："产品电子码以0 开头的标签回应读卡器。"如果超过一个标签回应，则读卡器继续要求："产品电子码以00 开头的标签回应读卡器。" 这样操作直到仅有一个标签回应为止。这一过程非常迅速，一个读卡器在1 秒之内可以读取50 个标签的信息。

3 .读取距离

读卡器读取信息的距离取决于读卡器的能量和使用的频率。通常来讲，高频率的标签有更大的读取距离，但是它需要读卡器输出的电磁波能量更大。一个典型的低频标签必须在一英尺内读取，而一个UHF 标签可以在10 到20 英尺的距离内被读取。在某些应用情况下，读取距离是一个需要考虑的关键问题，例如有时需要读取较长的距离。但是较长的读取距离并不一定就是优点，如果你在一个足球场那么大的仓库里有两个读卡器，你也许知道有哪些存货，但是读卡器不能帮你确定某一个产品的具体位置。对于供应链来讲，在仓库中最好有一个由许多读卡器组成的网络，这样它们能够准确地查明一个标签的确切地点。Auto-ID 中心的设计是一种在4 英尺距离内可读取标签的灵敏读卡器。

4.射频接口

射频模块与基带模块的接口为调制（装载）/解调（卸载），在系统实现中，通常射频模块包括调制/解调部分，并且也包括解调之后对回波小信号的必要加工处理（如放大、整形）等。射频模块的收发分离是采用单天线系统时射频模块必须处理好的一个关键问题。

技术成熟性可靠性：射频读卡技术正在不断发展，其读卡作用距离及读卡准确程度均在不断提高。本项目运用精确解调技术，准确读出卡内信号，技术成熟可靠。

项目实施方案

1.方案基本功能框图及描述

用框图的方式并加以简单的描述简述实施本项目的技术方案。

RFID读写器的结构图

读写器系统可以分成两个基本的功能模块，即控制模块和高频接口。高频接口是由接受器和发送器组成的。读写器还需要发射电磁能量的天线。

高频接口也称为射频模块。高频接口具备的主要功能包括：产生高频发射能量，激活射频标签并为其提供能量;对发射信号进行调制，用于将数据传送给射频标签；接收并解调来自射频标签的无线电信号。

在高频接口中有两个分割开的信号通道，分别应用于射频标签上下行两个方向上的数据流。传送到射频标签的数据通过发送分支通道来发送，而来自射频标签的数据则通过接受器分支通道来接收。

高频接口和控制器之间的九口将高频接口的状态以二进制数的形式表示出来，1表示有高频信号，0表示没有高频信号。

控制系统也称为读写模块。控制系统具有如下功能：与数据管理系统软件进行通信，并执行从数据管理系统软件发来的动作命令；控制与射频标签的通信过程；信号的编码与解码；执行防碰撞算法；进行读写器和标签之间的身份验证。

2.需要的开发平台

硬件部分需要一块V2pro开发板，Xilinx公司ISE6。仿真软件为Modelsim 。设计实现采取原理图和