RFID系统的防冲突算法设计及其实现方法研究

摘要

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是近年来发展迅速的非接触式身份识别技术。在RFID应用系统中，RFID标签因其非接触、低功耗和低成本等优势备受瞩目，但它能被大量应用的关键是必须解决多标签数据冲突问题，因此，选择防冲突算法的设计与实现研究作为本论文的工作内容。 本论文首先从数学模型上分析时隙ALOHA防冲突算法的实现原理，并对算法方案中的标签数目确定和时隙调整两大关键技术进行深入的研究和探讨，其中重点分析了动态帧时隙防冲突算法和自适应防冲突算法；接着对防冲突算法方案通过MATLAB建模进行系统性能仿真分析和比较总结；然后对飞利浦I—CODE1芯片的防冲突算法方案进行兑现研究，设计了PPM解码电路、CRC校验电路、时隙产生电路、状态机控制电路等标签的数字电路模块和阅读器的编码模块以及冲突检测模块；最后，对设计进行功能仿真验证，然后使用ISE9.1i进行综合、布局布线，并下载到XILINX的VIRTEX—5 FPGA上进行系统防冲突的验证。 功能仿真和综合验证结果显示所设计防冲突算法及其兑现方案基本符合要求。本工作的主要创新之处在于：给出防冲突算法的标签预测和帧长调整两大关键步骤的优化实现方案，并设计出可用FPGA兑现验证的时隙防冲突算法方案。

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第一章绪论

1.1 RFID技术现状

1.2防冲突算法基本思想

1.3关键技术及研究进展

1.4论文工作的主要内容

第二章RFID系统的基本工作原理

2.1 RFID系统组成和工作原理

2.2 RFID系统的编解码技术

2.3 RFID系统的信息完整技术

2.3.1 CRC校验简介

2.3.2按位的CRC16计算

2.3.3按字节的CRC16计算

2.4 RFID系统的防冲突技术

2.4.1 ALOHA的防冲突算法

2.4.2二进制搜索算法

2.5本章小结

第三章 ALOHA防冲突算法的设计与仿真

3.1防冲突算法的实现原理

3.2算法实现的方案设计

3.2.1动态帧时隙ALOHA的方案设计

3.2.2改进的动态帧时隙ALOHA的方案设计

3.2.3自适应帧时隙ALOHA的方案设计

3.3仿真结果与分析

3.3.1 DFSA仿真

3.3.2改进DFSA的仿真

3.3.3 Q-Algorithm仿真

3.3.4仿真结果比较

3.4算法实现方案总结

3.5本章小结

第四章RFID算法方案设计与兑现

4.1设计性能指标

4.2总体设计框图

4.3功能模块的兑现设计

4.3.1 PPM解码模块设计

4.3.2 CRC校验模块设计

4.3.3状态机设计

4.3.4时隙产生模块设计

4.3.5 Quit产生模块设计

4.3.6发送编码模块设计

4.3.7定时器模块设计

4.4本章小结

第五章系统仿真与FPGA验证

5.1功能模块仿真

5.2系统功能仿真

5.3系统综合结果

5.4 FPGA验证

5.4.1验证结构框图及流程

5.4.2系统验证结果

5.5本章小结

第六章总结与展望

参考文献：

致谢

附录