基于RFID的數據采集網絡的設計與實現
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射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification)作為一種高速發展的自動識別技術具有諸多優點：數據讀取方便快捷、識別速度快、可同時識別多目標、數據容量大、使用壽命長、應用范圍廣、標簽數據可動態修改等。因此其推廣應用越來越廣泛。但目前實際應用中的讀寫器大多只適合單機工作，不適合組網，不便于集中控制，不能應用到多點高密度數據采集場合。基于RS485標準利用超高頻RFID讀寫器構建數據采集網絡，遵循IS018000－6B協議的電子標簽中的數據，很好解決了多點高密度數據采集的難題。網絡節點數目可以根據具體應用場合靈活設置，最多可以拓展至256個數據采集節點。節點終端設備還配置有USB接口、LCD顯示、聲光提示、時鐘模塊等，也可以脫機使用，作為通用的RFID讀寫器，讀、寫標簽、記錄操作時間等。
2 整體方案設計
該系統借鑒計算機網絡中經典的C／S架構，利用RS485總線連接整個網絡。其中計算機作為網絡服務器，節點終端設備作為客戶機。計算機向各節點終端設備發送命令控制整個網絡，接收采集到的數據并做進一步處理；節點終端設備主要負責采集標簽數據，響應計算機的命令。系統選用的RS485器件MAX1483使網絡節點數最大可達到256個。系統方案框圖如圖1所示。
3 硬件電路設計
系統設計的重點在于節點終端設備的設計，即超高頻RFID讀寫器的設計。讀寫器的主要功能是發出詢問信號，選擇能量場內的應答器，建立數據通信鏈路并對應答器進行讀寫操作。超高頻RFID讀寫器的數據采集距離較遠，可達到1～30 m，通過軟件設置射頻收發模塊增益大小來控制讀寫距離，靈活地滿足實際要求。讀寫器硬件按照不同的功能可劃分為主控模塊、射頻收發模塊、電源模塊、數據存儲模塊、接口部分、時鐘模塊、LCD顯示模塊、聲光提示模塊及調試電路等，具體如圖2所示。
(1)主控模塊選用混合信號系統級器件C8051F340作為節點終端設備的主控器件，負責控制、協調各功能模塊，實現數據采集和命令響應。利用器件的雙串口分別控制射頻收發模塊和RS485接口器件MAX1483；自帶的USB功能控制器構成USB接口；通過I／O端口模擬I2C時序控制數據存儲器件AT24C16；通過I／O端口控制時鐘DS1302；LCD通過端口并行傳輸顯示數據，外加其他I／O端口作為輔助控制：由I／O端口控制LED和蜂鳴器構成聲光提示模塊。
(2)射頻收發模塊選用RMU900超高頻讀寫模塊。該模塊通過天線解調、解碼射頻標簽發射的信號，把數據發送給主控器件實現數據的采集，或將命令和數據編碼、調制后經天線發送給標簽，實現對標簽的寫操作。數據的傳輸通過與C8051F340的串口O相連的TX0和RX0實現。圖3為主控模板和射頻收發模塊原理圖。
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