基于智能天线的UHF RFID阅读器中基带电路设计与软件开发

摘要

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非物理接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号的空间耦合特性，实现对物体携带信息的自动化读取和识别。因RFID技术具有可靠性高、操作方便、识别速度快、非接触等优点，目前已被广泛应用于工业自动化、商品流通、物流管理等相关领域。
　　在射频识别系统中，RFID阅读器起到核心的作用，它在数据处理管理单元与电子标签之间架起了一座桥梁。而现存的RFID阅读器存在许多亟待解决的问题，比如识别距离近、标签的碰撞问题等，这些问题严重影响阅读器的识别效率。
　　针对此问题，本文设计了适用于智能天线的UHF RFID阅读器基带系统。文中详细阐述了阅读器基带系统的工作原理，分别从硬件和软件两个方面给出了基带系统的具体实现过程。
　　硬件方面主要是设计了基带电路。基带电路采用微控制器芯片STM32F103RCT6作为主芯片，配合着外围电路，完成对整个阅读器的控制工作。软件方面主要实现了基带程序，主要包括ISO18000-6C协议程序、与上位机通信的应用程序接口模块和射频控制程序等。
　　最后，对基带电路进行了焊接和调试。由于阅读器其他模块的进度原因，现阶段还无法进行整机测试，测试只能分模块进行。对基带程序进行了仿真和测试，结果表明ISO18000-6C协议程序可完成基带信号的编解码工作。通过对射频控制程序的测试，射频模块可以产生智能天线所需求的相位可程控的激励信号。本阅读器基带系统的设计基本上达到了预期的要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 射频识别技术简介

1．1．1 射频识别技术的概念

1．1．2 射频识别技术的产生与发展

1．2 射频识别(RFID)系统

1．2．1 RFID系统的组成

1．2．2 RFID系统的分类

1．3 国内外研究应用现状

1．3．1 国外的研究和应用现状

1．3．2 国内的研究和应用现状

1．3．3 RFID技术面临的主要问题

1．4 论文的主要工作和章节安排

第二章 阅读器的基带系统设计

2．1 阅读器系统设计

2．2 天线发射波束形成的原理及仿真

2．3 现有的RFID阅读器解决方案

2．3．1 采用专用RFID芯片的阅读器

2．3．2 采用通用无线收发芯片的阅读器

2．3．3 采用分立元件实现的阅读器

2．4 阅读器软件需求分析

2．4．1 基带程序方案设计

2．5 基带电路设计

2．5．1 基带芯片的选型

2．5．2 基带芯片简介

2．5．3 基带电路总体设计

2．5．4 处理器电路设计

2．5．5 外设电路设计

2．5．6 系统电源设计

2．5．7 复位电路设计

2．5．8 系统时钟电路设计

2．5．9 上位机接口电路设计

2．5．10 调试电路设计

2．5．11 PCB设计

2．6 本章小结

第三章 RFID协议的分析与实现

3．1 RFID协议标准和技术规范

3．2 ISO 18000-6C协议的层次划分

3．3 物理层实现

3．3．1 下行链路

3．3．2 上行链路

3．4 标签识别层实现

3．4．1 标签识别层命令

3．4．2 单标签轮询

3．4．3 多标签轮询

3．4．4 标签读写

3．4．5 标签锁定和销毁

3．5 本章小结

第四章 射频控制程序的设计

4．1 直接数字频率合成控制程序的设计

4．1．1 直接数字频率合成简介

4．1．2 DDS芯片简介

4．1．3 串行I／O端口

4．1．4 指令字节说明

4．1．5 串行I／O端口的引脚

4．1．6 串行I／O端口的功能

4．1．7 MSB／LSB转移

4．1．8 串行I／O操作模式

4．1．9 DDS的实现

4．2 锁相环控制程序的设计

4．2．1 锁相环简介

4．2．2 锁相环芯片简介

4．2．3 锁相环恕片的编程

4．2．4 接口

4．2．5 锁相环实物图

4．3 本章小结

第五章 基带程序测试

5．1 基带程序开发及调试环境

5．2 协议程序测试

5．2．1 阅读器命令PIE编码测试

5．3 射频控制程序的测试

5．3．1 DDS的测试

5．3．2 锁相环的测试

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢