超高频射频识别系统读写器设计方案

的计数器减1,然后计数器等于0的应答器开始发送，接着重复第2步操作；

　　⑥如果只有一个标签发送并且它的UID被正确接收，读写器将发送包含UID的数据读命令，标签正确接收该条命令后将进入数据交换状态，接着将发送它的数据。读写器将发送成功命令，使处于ID状态的标签的计数器减1;

　　⑦如果只有一个标签的计数器等于1并且返回应答，则重复第5和第6步操作；如果有一个以上的标签返回应答，则重复第2步操作；

　　⑧如果只有一个标签返回应答，并且它的UID没有被正确接收，读写器将发送一个重发命令。如果UID被正确接收，则重复第5步操作。如果UID被重复几次的接收（这个次数可以基于系统所希望的错误处理标准来设定） ,就假定有一个以上的标签在应答，重复第2步操作。

　　3. 系统硬件构成

　　本系统选用W 77E58单片机作为主控模块，与发射模块和接收模块、串口通信模块共同构成射频标签的读写系统。系统硬件原理如图1中读写器部分所示。

　　3.1 主控模块

　　主控模块选择W INBOND公司的W 77E58,它是一款高速、高集成、增强型内核为8051的高性能单片机；内置32kbit可重复编程的Flash EPROM,1kbit用MOV指令访问的内部SRAM（节省了16条数据/地址I/O口线） ,以及2个增强型全双工串行口。使用W 77E58的系统速度要比传统51系列单片机快2. 5倍左右。工作频率为40MHz的W 77E58相当于100MHz左右的8051.

　　3.2 发射模块

　　发射模块由射频调制/发射芯片和功率放大芯片组成。其原理如图4所示。调制/发射芯片选用MotorolA公司的MC33493,它是由锁相环调谐的UHF频段调制/发射芯片，采用OOK或FSK调制，具有集成的VCO、环路滤波器、可调的输出功率，工作频段可选择315~434或868~928MHz.工作频段由BAND（3） 管脚控制、调制方式则由MODE （14） 管脚设定。RFOUT（10） 管脚的输出频率F（oUt） = F（Y1）×[Ratio] （PLL ）。

图4:发射模块

　　本设计中BAND（3） 管脚置低电平，选用868~928MHz的频段；工作频率设定在915MHz,f（Y1） = 915MHz/64= 14. 297MHz;MODE （14） 管脚置低电平，采用OOK调制方式；DATACL K（1）、DATA（2）、ENABL E （13） 管脚分别为时钟、数据输入和芯片工作开关，由单片机来控制。

　　为了提高系统的发射功率，本设计选用了RFMicroDevice 公司的RF2132功率放大芯片对MC33493输出的射频信号进行功率放大；RF2132是一种高功率、高效率的线性放大器，具有29dBm的线性输出功率。

　　3.3 接收模块

　　接收模块由射频接收/解调芯片和信号放大芯片组成。原理如图5所示。射频接收/解调芯片选用MotorolA公司的MC33593,它是一种由锁相环调谐的UHF频段低功率射频接收/解调芯片，工作频带在868~928MHz,中频带宽为500kHz,采用OOK或FSK调制，由DMDAT（13） 管脚设定。具有集成的VCO、环路滤波器。

　　本设计中DMDAT（13） 管脚置低电平，采用OOK调制。晶体振荡器的频率选择与MC33493相同。系统时钟（11）、数据接口（15、16） 及输入控制开关（14） 由单片机控制。

　　为了提高系统的接收灵敏度，本设计在天线和射频接收/解调器之间增加了一套射频信号放大电路，主要由RF2173组成，其功能是用于对天线接收到的射频信号进行放大，以提高MC33593输入射频信号的信号强度；RF2173具有最大32dB的增益。

图5:接收模块

　　3.4 串口通信模块

　　读写器采用RS232接口与计算机通信，电平转换芯片用ICL232.通过该接口计算机向读写器发送读、写标签等命令，读写器可把结果回送给计算机。

　　4. 软件设计

　　4.1 主程序

　　由于系统在PC机的监控下工作，两者之间为主从通信方式。主控模块上电完成正常初始化过程后，便进入等待状态，等PC机发来指令。当接收到PC机指令后，转去处理相应的程序。处理完毕后执行结果信息返回PC机。主程序框图如图6所示。

图6:接收模块

　　4.2 防冲突程序

在读写器天线所覆盖的范围之内有多个标签存在时，读写器发送命令后，会引起响应冲突，从而导致通信失败。当读写器检测到冲突后，可使用命令来处理存在的冲突。通过发送命令可以记录读写器天线覆盖范围内的标签的UID,然后利用UID的唯一性，读写器和各个标签分别建立独立的通道进行通信，从而消除冲突。读写器首先发送命令给标签，在命令的数据域和参数域中分别包含UID的掩码和掩码的长度，传送给标签的掩码要求是整字节，如果此掩码不是整字节的话将自动在高位补零。通过设置标志域的相应标志位，读写器可以设置接收标签响应的时隙为3或6,在各时隙中，读写器都可以接收标签返回的UID,读写器通过发送结束信号的UID和当前时隙序号的最低4bit加命令数据域中的掩码进行比较，如果不匹配则无应答，如果