13.56MHz多协议读写设备的研究与设计

摘要

RFID是一种利用无线射频信号来识别目标物体的通信技术，使用该技术可以获取目标物体所携带的信息，与传统的自动识别技术相比，其具有安全性高、标签贮存数据量大、工作稳定等特点。RFID有多种工作频段，其中13.56MHz的RFID技术因其成本较低，操作简单、传输数据量大等特点，是目前应用较为普遍的一种。目前国际上关于13.56MHz的RFID协议标准有多种，这些标准所规定的数据传输方式、编码规则等各不相同，现在的读写设备通常都支持一种RFID协议标准，因此研究一种可支持多种协议标准的读写设备具有很好的实际意义。本次研究设计了一种可以支持多种协议标准的13.56MHz的RFID读写设备。
　　本文首先简要的介绍了本次研究的背景及主要意义；之后较为详细的介绍了RFID系统，包括系统的基本工作流程和工作原理，同时简单的描述了目前制定RFID标准的主要机构、ISO/IEC标准体系及目前RFID的主要应用，在此基础上针对13.56MHz的ISO/IEC标准进行了详细的介绍，如ISO/IEC14443-A/B，ISO/IEC15693等，分析了每个标准的主要参数和防碰撞机制；然后给出了本次读写设备的研究设计方案，其中包括硬件系统设计方案和软件系统的设计方案。在硬件系统设计中，分别详细的介绍了本系统的核心控制电路及其外围电路、液晶显示电路、通信电路、采用TRF7970A的射频前端电路及天线设计，针对读写设备的天线设计，利用HFSS软件构建了天线的模型，确定了天线的具体尺寸；在软件系统中，首先介绍了读写设备的软件系统的工作流程，然后详细描述了TRF7970A的配置、主控芯片STM32与TRF7970A的通信机制、TRF7970A利用IRQ寄存器控制标签天线与读写设备天线间的数据交换，最后利用Qt设计了一款可与读写设备进行通信的上位机软件。
　　本文对提出的设计方案进行了验证，设计的读写设备经过测试可以识别多种类型的标签，实现了最初的设计要求。最后本文对这次的研究设计进行了总结，并指出了目前设计方案的不足，为了完善该方案，使读写设备具有更多的功能、更好的性能，提出了几个以后的研究方向。

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第一章 绪论

1.1本课题研究背景及研究意义

1.2 RFID技术的研究现状及发展趋势

1.3主要研究内容及创新点

1.4论文结构安排

第二章 RFID系统

2.1 RFID系统概述

2.2 RFID系统的基本工作原理

2.3 RFID标准体系

2.4 RFID的主要应用领域

2.5本章小结

第三章 基于13.56MHz的 RFID标准协议

3.1概述

3.2 ISO/IEC14443标准

3.3 ISO/IEC15693标准

3.4 ISO/IEC18000-3标准

3.5 NFC标准

3.6本章小结

第四章 系统硬件设计

4.1 读写设备整体硬件设计

4.2 系统核心电路设计

4.3 液晶显示电路

4.4 通信电路设计

4.5 射频前端电路设计

4.6 天线电路设计

4.7本章小结

第五章 系统软件设计

5.1 核心控制器的软件设计

5.2 TRF7970A的配置

5.3液晶显示

5.4上位机软件的设计

5.5本章小结

第六章 系统测试与分析

6.1射频前端的测试

6.2读写设备整体测试

6.3本章小结

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

附录作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目