RFID二进制树防碰撞算法的研究与实现

摘要

射频识别技术RFID是目前正快速发展的一项新技术，它通过射频信号进行非接触式的双向数据通信，从而达到自动识别的目的。 随着RFID技术的发展，如何实现同时与多个目标之间的正确的数据交换，即解决RFID系统中多个读写器和应答器之间的数据碰撞，成为了限制RFID技术发展的难题，采用合理的算法来有效的解决该问题，称为RFID系统的防碰撞算法。在各种算法当中，二进制树算法因为它识别应答器的确定性，成为了应用最广泛的一种，多个国际标准均对其进行了规定，这推动了防碰撞算法的发展，但是也带来了解决思路不统一的矛盾。 在传统思路中，一般是通过单片机来进行算法处理，随着RFID技术的发展，未来的一个重要方向是现场可编程门阵列FPGA，做为一种现场可编程的专用集成电路，FPGA拥有高速度，可编程等多个适应于算法处理的优点，从而为RFID防碰撞算法问题开辟了新的有效途径。 根据上述分析，全文针对RFID系统二进制树防碰撞算法，进行了理论与实践方面的探讨，主要分为三个方面，首先是二进制树算法的理论研究，将现有的二进制树算法进行了归纳，汇总为基本算法，动态算法，退避式算法三类，阐述了各个算法的思路，对其进行了性能评价；其次，在现有的三类防碰撞算法的基础上，提出了一种新的改进型二进制树算法，该算法识别速度快，执行效率高，极大的改进了识别效果。最后，应用FPGA对提出的算法进行实现，应用Modelsim软件进行了模拟验证，仿真结果表明，该算法能够有效的识别应答器，FPGA实现能够达到200M以上的速度，满足大多数应用的需要。 本文为新一代RFID技术发展提供了思路，具有一定的理论深度与应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 RFID技术简介

1.2 RFID系统

1.2.1 RFID系统组成

1.2.2 RFID系统分类

1.2.3 RFID系统工作原理

1.3 RFID技术现状及其发展

1.3.1 RFID技术应用

1.3.2 RFID标准统一化

1.3.3 RFID防碰撞算法

1.4课题提出的背景及其意义

1.5本文的主要工作

第2章现有RFID二进制树防碰撞算法

2.1 RFID防碰撞算法概述

2.2 RFID二进制树防碰撞算法概述

2.2.1基本概念

2.2.2性能指标

2.2.3算法分类

2.3基本二进制树防碰撞算法

2.3.1算法思路

2.3.2实例演示

2.3.3性能评价

2.4动态二进制树防碰撞算法

2.4.1算法思路

2.4.2实例演示

2.4.3性能评价

2.5退避式二进制树防碰撞算法

2.5.1算法思路

2.5.2实例演示

2.5.3性能评价

2.6本章小结

第3章改进型二进制树防碰撞算法

3.1涉及二进制树算法的国际标准

3.1.1 ISO15693

3.1.2 ISO14443

3.2 ISO14443标准二进制树防碰撞算法

3.2.1基本概念

3.2.2算法思路

3.3改进型二进制树防碰撞算法

3.3.1改进方向

3.3.2基本概念

3.3.3算法思路

3.3.4实例演示

3.4本章小结

第4章FPGA实现改进型二进制树防碰撞算法

4.1 FPGA技术

4.1.1 FPGA简介

4.1.2 FPGA设计流程

4.1.3 FPGA设计工具

4.1.4 FPGA设计语言

4.1.5 TestBench验证平台

4.2 RFID系统中的防碰撞模块

4.3 FPGA实现算法流程

4.4曼彻斯特解码模块

4.5命令处理模块

4.5.1请求命令处理

4.5.2防碰撞命令处理

4.5.3选择命令处理

4.5.4去选择命令处理

4.6命令选择模块

4.7数据存储模块

4.8密勒编码模块

4.9模块连接

4.10本章小结

结论

参考文献

附录A攻读学位期间发表的论文

致谢