基于ARM的多標簽多協議RFID讀寫器設計

摘要：介紹了以ARM9為核心處理器的嵌入式平臺的多標簽多協議RFID讀寫器的設計原理與方法，給出了系統具體的硬件和軟件設計方案和實現方法。采用TI公司的13．56 MHz頻段下的芯片TRF7960作為射頻模塊，通過MSP430F2370與射頻前端芯片通信，有效地提高讀寫器的性能，并在軟件中結合二進制搜索算法實現多標簽防碰撞識別。該讀寫器經過實際運行，具有穩定可靠、操作簡便等特點。
關鍵詞：多標簽；多協議；TRF7960；RFID；讀寫器

引言
隨著現代信息技術和超大規模集成電路的發展，RFID技術在服務領域、貨物銷售與后勤分配、商業部門、生產企業和材料流通領域得到了越來越廣泛的應用。射頻識別技術的基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感耦合或電磁耦合)或雷達反射的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。
RFID系統不局限于視線，識別距離遠。射頻識別卡具有可讀寫能力，可攜帶大量數據，可工作在潮濕、干燥等惡劣環境下，同時具有難以偽造和智能性較高等優點。與此同時，不同的射頻標簽編碼規則、不同的空中接口協議、大量而復雜的RFID數據如何處理等問題嚴重阻礙了RFID技術發揮其巨大作用。基于這種現狀，本文結合防碰撞算法提出了嵌入式平臺下的RFID讀寫器設計方案。

1 RFID系統結構原理
無線射頻識別技術是一種非接觸的自動識別技術，常稱為感應式電子晶片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼等。完整的RFID閱讀系統是由讀寫器(Reacler)、應答器(Transponder)、天線(Antenna)三部分組成。其動作原理為Reader通過Antenna發射特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以驅動Transponder電路將內部ID Code送出，此時ReaGler便接收此IDCode。由于此ID Code的唯一性，所以RFID讀寫器可以實現對物體或商品的自動識別。RFID系統框圖如圖1所示。系統由中間件、讀寫器、應答器等部分組成。

射頻識別系統的基本工作方式分為全雙工(Full Duplex)和半雙工(Half Duplex)。無論是哪種工作方式，其信息的發送都包括編碼、調制、信道傳輸三個步驟。對于數字通信來說，編碼和調制方式的選擇顯得尤為重要。
讀寫器與電子標簽之間的數據傳輸需要3個主要的功能塊，RFID系統基本通信結構框圖如圖2所示。

2 系統硬件設計
系統的核心是Samsung公司的ARM9芯片S3C2440A。RFID讀寫器系統硬件電路采用模塊化設計方案，將主控模塊(核心板)與擴展模塊電路(底板)分開設計。主控制模塊包含了最小系統的設計，包括處理器S3c2440A、內存SDRAM、非易失存儲器Nand Flash、電源轉換電路、LED指示電路以及一些旁通電容電路。整體的RFID讀寫器系統的硬件設計主要包括主控制模塊、射頻模塊、擴展底板Power、JTAG、UART、USB A／B、LCD／TouchScreen、LAN、SD、Audio、LED、Reset等電路。