UHF RFID读写器编解码模块的FPGA实现

数据通过控制状态机流程来进行解码。而其他控制信号，即来自解码预处理模块的数据开始传输指示data_start，数据传输结束指示data_end，数据传输错误指示data_error则直接控制状态机状态的转换。

解码完成之后，根据前面发送命令的类型，对解码后的数据进行CRC5／16校验，若校验正确，则去掉校验位，将有效数据输出；若错误，则返回给状态机，发出解码错误指示。同时，根据状态机所处的特定状态，在每一个解码数据期间会输出持续一个周期的数据采样信号sclk，以及在数据开始解码时便与解码数据同步输出的信号data_out_flag，以便后续模块进行数据的采样与控制。

5、软件仿真与硬件测试

以上各模块均使用硬件描述语言实现。在Quartus II9．0中全部编译通过，满足时序要求，编译报告显示本设计共消耗了679个LE资源。调用Modelsim软件仿真验证。使用了Quartus II软件的Signaltap逻辑分析仪，捕捉了读写器实际工作时FPGA的编解码数据。

图8是读写器先后发送不同命令并与标签交互的部分流程。图9是读写器发送的Query命令的PIE编码，所发送的命令数据是1000_00110000 0000010101，其中前4位1000为Query命令的命令码，后面18位则为命令数据。

图8 命令发送流程及标签信息的返回

图9 命令的PIE编码

图10是读写器接收到标签返回的miller2编码信息后的操作。为了便于观察，将解码后的数据也作为一路信号显示，即decode_data。最后一路信号是串口要发送的数据。图10中的enc_cmd_data_out信号是读写器接收到标签返回来的信息后，发出的ACK命令，发送的命令数据为01_0001111010100111，其中前两位01为ACK命令的命令码，后面的16位数据按照协议要求为标签返回的RN16。

图10  命令的miller2解码

图11 Signaltap的采样信号

图11是在读写器工作时利用Signaltap逻辑分析仪捕获到的解码后的标签数据及采样信号。

结语

本文介绍了在EPCC1G2协议下，利用FPGA快速处理大量数据流的优势，实现UHF RFID读写器中编解码模块的设计方案，解决了读写器读取标签速率难以提升的问题。经过软件仿真与实际硬件测试，读写器工作良好，速度、性能均得到显著提升。

来源：电子科技大学作者：于志宏，张红雨