基于FPGA技術的射頻識別RFID板級標簽設計

　　射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術是一種新興的非接觸式自動識別技術，在工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理、防偽及軍事等眾多領域都有廣泛的應用前景。它利用無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信，以達到目標識別并交換數據的目的，可用來跟蹤并管理幾乎所有的物理對象。RFID電子標簽已經成為21世紀全球自動識別技術發展的主要方向。目前，RFID已經得到了廣泛應用，且有國際標準 ISO10536，ISO14443，ISO15693，ISO18000，EPCGlobal等幾種。其中，ISO18000-6C屬于超高頻射頻識別技術標準，它融合了EPCC1G2標準。該標準的特點是速度快，可以同時讀取的標簽數量多，理論上能讀到1000多個標簽；功能強，具有多種寫保護方式；安全性強。

　　在我國，由于射頻識別技術起步較晚，應用的領域不是很廣，主要的應用是基于中低頻的應用，包括車輛管理、門禁管理等。目前，超高頻射頻識別技術及其應用在我國正處于初級發展階段，國內目前還沒有成熟的超高頻電子標簽芯片設計技術。

　　在此，首先介紹電子標簽的工作原理及ISO18000-6C標準，并根據ISO18000-6C標準，設計了實現超高頻電子標簽驗證平臺的整體電路。重點討論基于EP1C6Q240FPGA的數字基帶部分設計與實現。最后給出了該平臺的測試結果，驗證了平臺設計的正確性和可靠性。

　　1 電子標簽的工作原理

射頻識別系統通常由讀寫器（Reader）和射頻標簽（RFIDTag）構成。附著在待識別物體上的射頻標簽內存有約定格式的電子數據，作為待識別物品的標識性信息。讀寫器可無接觸地讀出標簽中所存的電子數據或者將信息寫入標簽，從而實現對各類物體的自動識別和管理。讀寫器與射頻標簽按照約定的通信協議采用先進的射頻技術互相通信，其基本通信過程如下。

　　（1）讀寫器作用范圍內的標簽接收讀寫器發送的載波能量，上電復位；（2）標簽接收讀寫器發送的命令并進行操作；（3）讀寫器發出選擇和盤存命令對標簽進行識別，選定單個標簽進行通信，其余標簽暫時處于休眠狀態；（4）被識別的標簽執行讀寫器發送的訪問命令，并通過反向散射調制方式向讀寫器發送數據信息，進入睡眠狀態，此后不再對讀寫器應答；（5）讀寫器對余下標簽繼續搜索，重復（3），（4）分別喚醒單個標簽進行讀取。直至識別出所有標簽。

　　標簽向讀寫器傳送數據是通過反向散射調制技術，對于無源電子標簽，其本身沒有足夠的發射能量，所以通過改變天線的匹配阻抗控制天線的反射強弱，阻抗不匹配時天線反射率很大，阻抗匹配時天線反射率很小，以此來表示輸出信號的有無。

　　2 ISO18000-6C標準

ISO18000-6C標準為：

　　工作頻率標簽應能夠在 860～960MHz的頻率范圍內接收從讀寫器發出的功率并能夠與讀寫器通信。

　　調制讀寫器應采用DSB- ASK，SSB-ASK或PR-ASK調制方式進行通信。標簽應該能夠解調上述3種類型的調制。標簽反向散射應采用ASK或PSK調制。標簽商選擇調制形式。讀寫器能夠解調上述2種調制。

　　數據編碼讀寫器到標簽的鏈路應采用 PIE編碼，標簽將反射散射的數據編為該數據速率的副載波FMO基帶或Miller調制。讀寫器發出編碼選擇的命令。

　　數據速率讀寫器到標簽的數據速率根據Tari值進行選擇，數據速率可以從40～640Kb/s。