本文介绍了一种超高频RFID读写器基带模块的原理和设计方法。一句ISO/IEC18000-6协议，提出将单片机与FPGA相结合，重复利用两者优点来实现设计。文中描述了单片机和FPGA协调工作的方法，着重阐述了编码、译码、出错校验等模块的原理和功能以及在FPGA中实现各模块的方法。

1 引 言 　　射频识别(RFID)技术作为一种新兴的自动识别技术，近年来在国内外得到了迅速发展。目前，我国开发的RFID产品普遍基于中低频，如二代身份证、票证管理等。在超高频段我国自主开发的产品较少，难以适应巨大的市场需求以及激烈的国际竞争。超高频(UHF)标签是指工作频率在860～960 MHz的RFID标签，具有可读写距离长、阅读速度快、作用范围广等优点，可广泛应用于物流管理、仓储、门禁等领域。为适应市场需求，本文以EPC C1G2协议为主，ISO/IEC18000.6为辅，设计了一种应用于超高频标签的数字电路。 　　2 UHF RFID标签的工作原理 　　射频识别系统通常由读写器(Reader)和射频标签(RFID Tag)构成。附着在待识别物体上的射频标签内存有约定格式的电子数据，作为待识别物品的标识性信息。读写器可无接触地读出标签中所存的电子数据或者将信息写入标签，从而实现对各类物体的自动识别和管理。读写器与射频标签按照约定的通信协议采用先进的射频技术互相通信，其基本通讯过程如下。 　　(1)读写器作用范围内的标签接收读写器发送的载波能量，上电复位; 　　(2)标签接收读写器发送的命令并进行操作; 　　(3)读写器发出选择和盘存命令对标签进行识别，选定单个标签进行通讯，其余标签暂时处于休眠状态; 　　(4)被识别的标签执行读写器发送的访问命令，并通过反向散射调制方式向读写器发送数据信息，进入睡眠状态，此后不再对读写器应答; 　　(5)读写器对余下标签继续搜索，重复(3)、(4)分别唤醒单个标签进行读取，直至识别出所有标签。 　　3 UHF RFID标签的结构及系统规格 　　UHF RFID标签的示意图如图1所示，由模拟和数字两部分组成。模拟电路主要包括天线、唤醒电路、时钟产生电路、包络检波电路、解调电路和反射调制电路;数字部分主要实现EPC通信协议，识别读写器发出的命令并执行，如实现多标签阅读时的防冲突方法、执行读写器发送的读写命令、实现读写器和标签的通讯过程以及对输出数据进行编码等。协议规定的标签系统规格如表1所示。 　　 　　图1 UHF RFID标签的示意图 　　表1 UHF RFID标签系统规格 　　 　　4 标签数字电路的设计方法 　　4.1 电路的整体系统设计 　　经过对协议内容的深入研究，本文采用Top.down的设计方法，首先对电路功能进行详细描述，按照功能对整个系统进行模块划分;再用VHDL硬件描述语言进行RTL代码设计并进行功能仿真;功能验证正确后，采用EDA工具，

针对超高频(UHF)读卡器在实际应用中容易出现盲区而无法顺利读取标签的情况，提出了应用于UHF读写器的数字跳频技术方案。通过上位机软件发送数字跳频参数给FPGA，FPGA根据得到的参数对集成锁相环芯片Si4133、功率放大器RF2173及外设进行配置，得到数字跳频的栽波信号。测试结果证明，该方案应用于UHF读卡器项目中，能顺利读到标签。

本系统是基于数字通信原理、利用集成单芯片窄带超高频收发器构建的无线识别系统。阐述了该无线射频识别系统基本工作原理和硬件设计思路，并给出了 程序设计方案的流程图。从低功耗、高效识别和实用角度设计适用于车载的射频识别标签。

根据超高频RFID国际标准协议EPC GEN2中的规定，基于ARM9芯片S3C2440提出一种适用于超高频读写器的PIE编码以及MILLER2解码的实现方式。设计中使用该芯片的PWM输出进行编码，并使用其外部中断进行解码。通过分析示波器捕捉到的MILLER2波形以及串口打印的解码输出，验证了该设计的正确性。

首先介绍电子标签的工作原理及ISO18000-6C标准，并根据ISO18000-6C标准，设计了实现超高频电子标签验证平台的整体电路。重点讨论基于EP1C6Q240FPGA的数字基带部分设计与实现。最后给出了该平台的测试结果，验证了平台设计的正确性和可靠性。

针对安卓设备的大量普及，蓝牙技术具有低功耗、低成本的特点，设计了一种基于蓝牙通信的抄收智能电表信息的方案。移动抄表终端的硬件设计采用模块化思想，设计了电源管理电路、主控芯片控制电路、蓝牙模块电路、RS485电路、红外电路、高频RFID(13.56MHz)电路和超高频RFID(860~960MHz)模块电路。该方案成本低，功能强大，可替代传统手持抄表机完成智能电表的人工抄表，实现电子标签和电子封印的信息采集。

针对超高频（UHF）RFID标签群快速运动通过读卡器的情景进行了研究，分析了ISO/IEC 180006 Type C类防冲突算法的具体实现过程。结果表明，当UHF RFID标签群在快速运动通过读卡器范围时，会产生新旧标签竞争现象。部分标签一段时间内不被识别，然后离开读卡器识别范围，导致“漏读”，造成系统不可靠。在Type C类防冲突算法的前提下，提出了两种解决方案。

本文提出了一种基于ISO/IEC 18000-6B标准的低成本、便携式的超高频RFID读写器的设计。该设计采用了基于零中频结构的射频收发机模块和以单片机为主的数字基带处理模块，从而实现了低成本，并且达到了单标签80bit/5ms的读写速度。读写器不需外接天线，具有单机工作模式，便于携带，包括机壳在内重量不足200克。读写器可在860MHz～960MHz的频率范围内进行跳频操作，从而可以避免频带内其他信号的干扰。另外还可以在受控工作模式下进行在线升级，并在有相应软件支持下可以支持其他标准或多标准。目前已经进入产品化阶段。

本文重点介绍基于Altera公司Cyclone系列FPGA和ISO1800 0-6C标准超高频RFID读写器的软硬件实现方法。

介绍了超高频RFID读写专用芯片AS3990/AS3991的主要功能与特点，以及采用这款芯片设计读写器的整体方案。分析了在兼容ISO18000-6A/B协议的工作模式下，对解码、校验电路处理速度的最低要求；介绍了直接采用MCU进行解码、校验的方法，并为设计读写器选取合适的MCU提供了依据。

本文分析和设计了应用于超高频无源射频标签的射频接口电路，并利用0.18m工艺流片验证。根据芯片测试结果，该射频接口电路能够在读写器4W等效发射功率下距读写器4m处为射频标签芯片提供足够的工作电压，并且在芯片近场时能够有效地稳定电源电压。解调信号基本正常可用。因此，该射频接口电路可满足超高频远距离无源射频标签芯片的要求，具有实用意义。

在RFID系统中，一个很重要的指标就是读写距离，影响读写距离的重要参数则是读写器天线和标签天线的设计。天线设计是RFID无线射频识别系统设计的关键部分，设计出合适的天线是确保系统正常通信的前提。从近场耦合天线的理论分析着手，通过实际RFID项目中的总结，结合实际RFID系统天线设计所需主要考虑的物理参量，并根据这些参量确定设计步骤。

RFID 技术正在迅速成熟，许多国家都将它作为一项重要产业予以积极推动。就目前来看，中国无源超高频发展还处于初级阶段，亟待突破核心技术，不仅需要完善商业模式更需要创新，要想无源超高频市场发展，必须有效地解决核心问题。本文为射频通信系统的实现提供了一种可行的解决方案。

本文设计了一款应用于超高频RFID阅读器的整数型电荷泵锁相环。在SMIC工艺下进行设计，采用Cadence进行了后仿真和版图绘制。仿真得到系统中心频率为966 MHz，输出信号幅度为1.4 V，系统相位裕度为49.8°，建立时间为2 μs，功耗为12 mW，芯片面积为880 μm×750 μm。

由于RFID技术的诸多优点，它在物流管理、公共安全、仓储管理、门禁防伪等方面的应用迅速展开，国际上很多学者也已开展RFID技术与互联网、移动通信 网络等技术结合应用的研究。将RFID技术融入互联网技术和移动通信网技术中将可实现全球范围内物品跟踪与信息共享，那么，真正的“物联网”时代也就指日可待了。

射频识别技术最早应用于航空领域，追踪飞机资产。随着技术的发展，感应卡技术、高频智能卡技术及超高频技术逐渐进入安全管理领域，作为企业或机构的安全管理系统，保障安全，并提高运营效率和解决成本。尤其在安全身份验证领域，其技术被广泛应用于门禁管理、电脑安全登录、物流等领域。

本文重点介绍EPC Class 1读写器系统设计、数字部分设计及FPGA在数字实现上的应用。由于U 频段RFID技术的应用还处在早期的发展阶段，符合EPCClass 1 协议 的读写器在国内还没有相关产品面世。本文对相关开发有一定的参考价值。

近年来，RFID技术已经广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。越来越多的研究机构开始对超高频RFID系统进行研究，以实现系统的远距离、高速率、低成本等特性。作为RFID必不可少的一部分，电子标签以其低成本、小体积、非接触式等特性取代了传统的二维条码，普遍应用于身份识别、车辆管理、仓储物流、防伪、零售等众多领域。

超高频RFID标签一致性直接影响RFID系统中采集数据的识别率和准确率。采用接收信号强度指示RSSI(Received Signal Strength Indicator)技术及数理统计，采集标签反射信号强度，设定标准差阈值，作为标签一致性检测参数。研制弯折偶极子近场天线，实现0.1 mm近距离标签识读。利用屏蔽效应，在全自动卷筒式RFID标签套装上设置打点标识机构，对标签批量标记，可实现对柔性超高频RFID标签的高速、批量一致性检测。

普通的超高频电子标签一般采用印制偶极子天线，该结构可以应用于货物、商品、书本等采用非金属介质的表面，而在固定资产管理、集装箱、机车、电子车牌、电力设施等许多领域，由于采用了金属表面结构，传统的超高频电子标签在金属表面几乎不能正常工作，对此本文设计了一款工作在902～928 MHz的低成本、小体积、高增益的抗金属电子标签天线。

无源RFID超高频电子标签具有传输速率快、防冲撞、大批量读取、运动过程读取、价格低等诸多优势，所以，被业界认为是RFID最具发展潜力的方向。借助RFID中国网“无源超高频电子标签(860-960MHZ)大型品牌导购指南及光盘电子书活动”之际，我们邀约并编辑了此篇无源超高频典型应用案例专稿，供业界分享。

对应用于物流分拣、混流生产智能制造生产线上的RRU9806SR超高频台面式读写器，测试出了其在实际生产线环境中的读写性能。首先，对生产线部分改装，将待测试读写器安装在生产线的合适位置，完成测试平台的硬件平台搭建，然后开发了数据采集软件对实际标签数据进行采集，最后对所采集数据在Matlab中求得了漏读率的分布图并求出了漏读率的分布特性表达式，分析读写器的读写性能。

本文提出了一种超小型433 MHz PCB天线，增益为-17 dB，达到了RFID系统的应用要求。天线半径为14 mm的半圆区域，在目前所有的文献中面积最小。该天线已制作完成，经过不断调试，在匹配了两个电感后，谐振频率达到433 MHz。该天线尺寸小，是一种性能较好，工程上实用性强的标签天线。

在超高频段，ISO18000-6标准中的6B多用于交通领域，而6C主要用于物流、生产管理和供应链管理领域，二者都是目前常用的标准协议。鉴于此，提出一种同时支持ISO18000-6B和6C双协议超高频RFID读写器的设计。该设计采用基于专用芯片AS3992的射频前端模块和以LM3S8962为主的控制模块，搭载μC/OS-Ⅱ系统，通过程序进行串口初始化、AS3992驱动、防碰撞算法、CRC校验和寄存器的读写操作等实现对电子标签的远距离操作。本系统具有开发简单、功耗低、体积小、成本低的特点。

本文研究的基于相位式测距的UHF RFID定位方法，与基于信号的传播时延和强度衰减作为定位依据的方法有所不同。结合离散频谱校正技术提取发射信号与接收信号之间的相位，得到信号相位差，进而得到阅读器与标签之间的距离，利用多个阅读器所测得的距离，实现对目的标签的定位。

“物联网”可以实现全球范围内物品跟踪与信息共享，大幅提高管理与运作效率，降低成本，给全球供应链的各个环节(仓储物流、生产制造、物品追踪、商业零售、公共服务等等行业)带来深层次变革。而要实现上述愿景，则必须有大量分布式的基础设施——具有联网功能的嵌入式RFID阅读器终端，才能“随时随地”的采集RFID标签信息，实现物联网的无缝全面覆盖。因此，本项目的目标就是基于PIC32技术，实现具有联网功能的嵌入式RFID阅读器终端。

基于RS485标准利用超高频RFID读写器构建数据采集网络，遵循IS018000-6B协议的电子标签中的数据，很好解决了多点高密度数据采集的难题。网络节点数目可以根据具体应用场合灵活设置，最多可以拓展至256个数据采集节点。

本文采用集聚识别技术，对于大批量单品标签识别采集数据时，降低或减少盲点和误读问题，同时克服空腔效应和多路径效应，快速而且全部识别高度密集的射频电子标签，实现集聚电子标签识别率100%的识读。

在射频识别（RFID）领域中，超高频（UHF）射频标签一直是一项空白。本文阐述了一种基于MSP430F122单片机和芯片nRF401组成的433MHz射频标签的设计，并给出了系统的硬件原理图和软件设计方案。从成本和功耗等方面综合考虑得出一种可投产的实用型标签。

本系统是基于数字通信原理、利用集成单芯片窄带超高频收发器构建的无线识别系统。阐述了该无线射频识别系统基本工作原理和硬件设计思路，并给出了程序设计方案的流程图。从低功耗、高效识别和实用角度设计适用于车载的射频识别标签。测试结果表明，本系统在复杂路面状况(繁忙路面)的条件下可实现300m范围内有效识别，视距条件下可达到500 m范围有效识别。

针对RFID的一些硬件模块，设计了相应的接口电路，组合成一个实用的基于ARM的RFID读写器。其工作频率为850 MHz～930 MHz，有效识读距离达8 m。实验表明，该产品运行稳定、效果良好。