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RFID阅读器基带处理模块的研究与设计

RFID阅读器基带处理模块的研究与设计

作者：王鹏南京理工大学

学位级别：硕士

射频识别技术（RFID）是一种以无线射频方式进行的非接触式数据通信技术,以达到识别电子标签及其所代表的对象为目的。RFID利用电磁耦合来实现数据通信。RFID系统具有读取速度快、工作效率高、可移植性强、数据传输安全、生产成本低等优... 详细信息

射频识别技术（RFID）是一种以无线射频方式进行的非接触式数据通信技术,以达到识别电子标签及其所代表的对象为目的。RFID利用电磁耦合来实现数据通信。RFID系统具有读取速度快、工作效率高、可移植性强、数据传输安全、生产成本低等优点,已经在逐渐取代传统识别技术,在公共交通、物联网、空间定位等场合也逐步得到应用。阅读器作为RFID系统的重要组成部分,在数据处理、系统控制中都扮演着重要角色,而基带信号是阅读器的主要处理对象,因此对阅读器基带信号处理的研究有着重要的科学意义。本论文首先介绍了RFID系统的基本工作原理、组成部件及各部件作用,着重介绍了IS018000-6标准下三种不同类型的系统通信架构和技术参数,数字通信中的常用的编码类型和三种主要的调制方式。本论文在对相关编码以及调制了解的基础上,首先利用Simulink软件对Type A/B两种不同的通信架构搭建仿真模型并进行了时序分析,同时对系统的接收模块进行了仿真。接着利用硬件描述语言Verilog-HDL设计了基于FPGA的符合Type B要求的相关通信模块,其中包括曼彻斯特编码与解码、FM0解码、CRC差错检验、串并／并串转换以及UART串口通信等模块。防碰撞算法作为决定阅读器工作效率的重要因素也是设计的重要组成部分。本论文首先讨论了传统ALOHA与时隙ALOHA两种算法的原理,并比较两者的工作效率。接着研究并设计了符合Type B要求的跳跃式二进制树形防碰撞算法,综合利用曼彻斯特解码,LIFO栈以及基于状态机设计的阅读器控制器和级联仿真的标签控制器。利用软件Quartus Ⅱ对以上模块进行设计仿真并得以最终实现。最后,提出一种新型的动态多进制防碰撞算法。

关键词： RFID 基带信号 ISO18000-6 防碰撞算法 ALOHA算法二进制树形防碰撞算法

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915MHz RFID电子标签设计与仿真

915MHz RFID电子标签设计与仿真

作者：于峰北京邮电大学

学位级别：硕士

射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术是一种利用射频通信实现非接触式自动识别的技术。目前,国内对超高频RFID技术的研究尚处于起步阶段,尤其是基于ISO18000-6标准的915MHz频段的电子标签研究仍属空白。915MHz这一频... 详细信息

射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术是一种利用射频通信实现非接触式自动识别的技术。目前,国内对超高频RFID技术的研究尚处于起步阶段,尤其是基于ISO18000-6标准的915MHz频段的电子标签研究仍属空白。915MHz这一频点在我国恰好处于公共移动通信的频段范围内,目前对该频段的无线研究及应用都已比较成熟,所以,研究ISO18000-6标准的电子标签具有较高的现实意义。本文首先研究了ISO18000-6标准,对其规定的915MHz RFID电子标签的物理接口、协议和命令以及防冲突机制等各方面进行了分析。根据标准的规定,设计了电子标签的系统结构,划分了系统模块,并对天线、射频接口及数字控制等模块进行了电路设计。文中,着重对射频接口模块的电路做了详细设计和EDA仿真,主要包括电源产生电路、复位电路、时钟提取电路、反向散射调制电路和包络检波解调电路等。同时,本文还以Type B类型的电子标签为例,对数字控制部分进行了分析和设计,包括曼彻斯特解码模块、FMO编码模块、CRC数据校验模块、状态机模块、EEPROM模块和防冲突算法实现等。同时,本文还利用Matlab仿真工具对915MHz RFID电子标签进行了系统级仿真。文中,通过SIMULINK通信仿真模型库搭建了仿真模型,在时间域上对发射电路和接收电路进行了系统级仿真,又通过M文件编程实现了电子标签的频域仿真。该仿真不仅从时域和频域两个角度验证了系统设计的完整性和准确性,还直观明了的显示了系统各点的信号情况,供开发设计人员参考。本文所设计的915MHz RFID电子标签,采用了圆形微带天线作为射频前端天线,有较好的电抗特性,适合对功耗和辐射要求比较严格的电子标签使用;对于比较复杂的射频接口电路,则采用相应的芯片模块来实现各部分功能,不仅减少了开发周期和风险,也极大限度地减低了标签芯片的功耗,从理论上来说,能够提高标签的识别距离;在对数字控制电路的设计中,尽量采用简单易编程、且功耗较小的电路实现。同时,本文选用了一款优秀的EDA仿真工具——Multism软件进行电路原理图设计和系统仿真,不仅直观明了地显示出了各部分的信号情况,又有效地减少了整个系统的设计风险。

关键词：射频识别 ISO18000-6 电子标签 EDA仿真

RFID与基于ZigBee技术WPAN融合的研究

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RFID与基于ZigBee技术WPAN融合的研究

作者：欧阳力华东师范大学

学位级别：硕士

近几年来随着RFID和基于ZigBee协议的无线个域网（WPAN）的飞速发展，人们对RFID使用的便利性以及zigBee组网的灵活性要求越来越高。本文首先分析研究了这两种技术的特点、标准协议及实现的关键环节，从理论基础到建模仿真，给出了实际... 详细信息

近几年来随着RFID和基于ZigBee协议的无线个域网（WPAN）的飞速发展，人们对RFID使用的便利性以及zigBee组网的灵活性要求越来越高。本文首先分析研究了这两种技术的特点、标准协议及实现的关键环节，从理论基础到建模仿真，给出了实际电路的设计方案和相关软件流程、算法。然后结合UHF频段RFID和2.45GHz ZigBee无线个域网在使用中互补性强、技术冲突小等特点，提出把二者进行融合研究的新观点、新方法及混合型无线传感识别网络（Hybrid Wireless Sensor Identification Networks）的实现方案。通过实验证明了二者结合的可行性，从而把RFID技术由单纯节点方式的信息采集推广到在无线个域网络中自组网、协同操作的应用，为最终实现“物联网”提供了一条简单、可行的途径。目前，这两种技术的融合在国内外尚未见到有关应用方面的报道。本论文的重点分别在第二章RFID系统设计、第三章ZigBee模块设计及第四章双方接口软硬件的设计这三部分，主要开展了以下工作： 1．对UHF频段RFID读写器协议进行了深入研究，自主设计了基于μC+FPGA结构的基带信息处理模块及相关控制软件流程。针对实现读写器的关键技术，进一步设计了一种结构简单、成本较低、抗干扰性能强的零中频读写器拓扑结构，对各级使用的关键器件进行了选型。设计、仿真了一种矩形结构的UHF RFID贴片天线。 2．分析、比较了RFID技术中的Aloha和二进制树防碰撞算法及它们各自的优劣，设计了RFID系统PC机后端应用程序控制流程和用户界面。 3．基于对ZigBee技术、无线传感网络技术、IEEE 802.15.4协议和ZigBee Alliance标准的深入研究，对ZigBee中一些关键技术，如CSMA／CA算法及系统的低功耗性能进行了讨论、分析。 4．采用Atmel公司的AT86RF230 ZigBee收发芯片设计了高性能、低功耗的ZigBee硬件模块，包括PCB板图制作，天线馈线阻抗控制，2.45GHz天线的比较、仿真，对最终模块的射频参数进行了测试、修正。设计了基于任务调度队列的网络协议栈构架和具体的软件流程及测试用的WPAN网络监听器。 5．基于上述研究成果分析了RFID与WPAN融合的可行性，提出并实现了一种具有开放性、通用性的软硬件接口解决方案，并通过具体实验进行了分析和验证，最后展望了两种技术融合的发展前景。

关键词： RFID ZigBee ISO18000-6 IEEE 802.15.4 WPAN

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一种超高频RFID读写器的设计与实现

一种超高频RFID读写器的设计与实现

广西计算机学会2014年学术年会

作者：蒋冠宇蒋泰邓家明张余明清华大学电子工程系

[目的]设计一种多标签超高频RFID读写器并实现其读写功能。[方法]根据iso18000‐6短程通信接口协议,基于arm7芯片实现软件数据处理功能,采用外围硬件设计实现整个系统功能。[结果]读写器能够同时读取多枚标签并且有效避免冲突发生,读取... 详细信息

[目的]设计一种多标签超高频RFID读写器并实现其读写功能。[方法]根据iso18000‐6短程通信接口协议,基于arm7芯片实现软件数据处理功能,采用外围硬件设计实现整个系统功能。[结果]读写器能够同时读取多枚标签并且有效避免冲突发生,读取的数据可以通过服务器做进一步处理。[结论]该读写器工作正常,具有比较大的应用前景。

关键词： RFID ISO18000-6 协议防冲突算法

来源： cnki会议评论

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RFID技术中的防碰撞算法研究

RFID技术中的防碰撞算法研究

作者：高乐电子科技大学

学位级别：硕士

射频识别技术（RFID,即Radio Frequency Identification）是从二十世纪八十年代走向成熟的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触双向通信,交换数据从而达到识别目的。由于大规模集成电路技术的成熟,射频识别系统的体积大大缩小,... 详细信息

射频识别技术（RFID,即Radio Frequency Identification）是从二十世纪八十年代走向成熟的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触双向通信,交换数据从而达到识别目的。由于大规模集成电路技术的成熟,射频识别系统的体积大大缩小,从而进入实用化阶段。本文在研究了射频识别技术的基本原理,构造,工作频段,发展现状及其关键技术——防碰撞方法的发展和应用的基础之上,分析了目前RFID领域中各标准中防碰撞算法的使用状况,并重点分析了RFID领域UHF频段的两大主流标准ISO18000-6标准和EPC Global的Class1 Gen2（以下简称EPC Gen2）标准中标签识别层所使用的防碰撞方案及相关指令,并在其基础上作了有效的改进尝试:（1）提出了一种可使用在动态帧时隙ALOHA算法中的帧长度调整算法,算法结合了关于动态帧时隙ALOHA算法的研究成果和RFID系统的业务流特点,实现简单,可满足实时处理,并可应用于ISO18000-6标准中Type A的防碰撞方案框架中,辅助实现多标签清点;（2）重点分析了EPC Gen2标准中的标签识别层,对其防碰撞方案做了大量的分析和仿真工作,了解了算法特性,并为信号处理方案的设计提供参考数据;细化成标签清点控制流程,并针对原有方案存在的问题,在原有算法的基础之上对流程进行了改进,避免了阅读器和标签交互过程中超出帧大小范畴的多余指令的交互,提供了更合理的结束判决。在以上研究的基础上,进行了基于EPC Gen2标准的阅读器的开发工作,与同事合作设计了DSP中的协议处理模块,并独立设计和编写了标签模拟软件中的协议处理模块,对阅读器的协议一致性,尤其是防碰撞流程进行测试。设计中采用了TMS320C5000TM系列数字信号处理芯片。系统完成后,在中兴通讯股份有限公司进行调试,可以对同样符合EPC Gen2标准的德州仪器公司（Texas Instrument,简称TI）的标签进行操作,实现协议的基本功能。

关键词：射频识别防碰撞帧时隙ALOHA ISO18000-6 EPC Gen2