Microblaze在RFID閱讀器的軟硬件設計中的應用
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3 閱讀器軟件部分結構
本文引用地址：http://www.104case.com/article/267944.htm程序的執行從鍵盤的觸發開始，此時通過串口向射頻模塊發送讀標簽命令，射頻模塊返回標簽的信息，觸發串口中斷服務程序執行，將讀出的信息放入FIFO 對列，將結果送LCD 顯示。軟件部分程序執行流程圖見圖4。
圖4 軟件部分程序執行流程
4 閱讀器的實現
本文使用日立產射頻模塊、2.4GHz 電子標簽、Xilinx Spartan-3 LC1500 開發板、Xilinx PlatformStudio 7.1i 集成開發環境和Xilinx ISE 7.1i 集成開發環境硬件連接見圖5。FPGA 開發板設計一個串口連接射頻模塊，用于向射頻模塊發送標簽操作命令和接收標簽的信息。圖中URAT 為設計的串口，G16和H16 為FPGA 的I/O 引腳，74LS04 為電平轉換模塊。1602 為液晶顯示模塊。
圖5 硬件連接
4.1 FPGA 中的CPU 模塊
嵌入式CPU 的設計是SOC 設計的核心。FPGA可以方便地實現嵌入式CPU 核[6]，在FPGA 器件中嵌入式CPU 有硬核和軟核兩種,如Xilinx 的VirtexII器件中含有CPU 硬核POWERPC401 核，Altera 的Excalibur 器件中含有PowerTrace 核;軟核如Xilinx的PicoBlaze 和MicroBlaze， Altera 的Nios, Tensilica的Xtensa 和OpenCores 的OpenRISC 軟核。硬核提供了豐富的指令和功能,但不能改變其電路結構。硬核具有高速和高效的優點，但熟悉和充分掌握硬核的使用比較困難，硬核并不是所有的FPGA 器件都有的。而軟核是用VHDL 語言設計實現，設計者可以根據具體需要進行設計或對軟核進行適當的修改，適當增加或減少硬件電路，如寄存器數量，RAM容量和總線寬度等，,提高芯片利用率，,還可以提高CPU 運行速度，并且軟核還具有使用靈活和低成本的特點。本文使用的是Microblaze 軟核。
4.2 實現過程
在集成開發環境中添加LCD、 URAT 和DIP的軟件IP 核，其中DIP 用于模擬鍵盤輸入。然后配置各個接口IP 核的總線類型、地址范圍和外部端口，在項目的UCF 文件中配置接口IP 核的引腳和FGPA 的I/O 的連接關系。
從串口接收數據有兩種方法：一種是采用定時器讀;另一種采用串口的中斷服務程序來讀。采用定時器消耗資源比較大，本文采用串口中斷的方法，當串口有數據到達時，激活串口中斷服務程序，在中斷服務程序中讀出串口緩沖區的數據，然后寫道FIFO 對列。
URAT 中斷服務程序的主要代碼如下：
Void XUartLite_InterruptHandler ( XUartLite *
InstancePtr)
/*判斷Uart 緩沖區是否為空*/
if(!XUartLite_mIsReceiveEmpty(RS232_BASEADD
R))
{
/*接收URAT 數據*/
Data=XUartLite_RecvByte(RS232_BASEADDR);//
/*寫入FIFO 緩沖隊列*/
Add_Queue(Data);
}
其中FIFO 緩沖隊列是由一個自定義的數據結構和對它的操作實現的。
下面是主程序的主要代碼。
初始化部分
/*URAT 初始化*/
XUartLite_Initialize( &Uart,
XPAR_RS232_DEVICE_ID)
/*LCD 初始化*/
void lcd_init(unsigned int base_addr)
/*URAT 開中斷*/
void XUartLite_EnableInterrupt ( XUartLite *
InstancePtr)
/*設置URAT 初始化*/
void XUartLite_SetSendHandler(XUartLite
* InstancePtr, XUartLite_Handler FuncPtr, void
*CallBackRef)
/*設置URAT 的中斷服務程序*/
void XUartLite_SetRecvHandler(XUartLite *
InstancePtr, ， XUartLite_Handler
XUartLite_InterruptHandle, void * CallBackRef)
初始化完成以后，然后進入一個無限循環。
/*判斷是否有鍵按下*/
XGpio_InterruptGetStatus(XGpio *InstancePtr)
/*發送讀標簽命令*/
for (j=0;j
{ XUartLite_SendByte(UARTLITE_0_BASEA
DDR, *(commanda+j) );
wait(50000);
}
/*如果對列不為空*/
If(!IsEmptyQuque())
/* 讀取隊列數據 */
Read_Quque(data )
/* 寫入FLASH*/
void flash_write(Xuint32 addr, long data)
對FLASH 的操作首先要塊檫除，然后才能寫，對FLASH 寫的代碼如下：
void flash_write(Xuint32 addr, long data)
{XIo_Out32(flash_base_addr + (0x555 << 2),
0x00aa00aa);
XIo_Out32(flash_base_addr + (0xaaa << 2),
0x00550055);
XIo_Out32(flash_base_addr + (0x555 << 2),
0x00a000a0);
XIo_Out32(addr, data);
return;
}
程序編寫完成后，經過編譯和消除錯誤后，下載到目標板，在FPGA 開發板運行程序，在LCD得到標簽信息，見圖6。
圖6 標簽信息在LCD 的顯示
5 結 論
RFID 技術是近年來發展起來的一種新型的自動識別技術。FPGA 技術是未來硬件廣泛使用的一種技術，本文結合將RFID 技術與FPGA 技術相結合，研究和實現了一種新結構的閱讀器，基于FPGA的閱讀器具有結構靈活、體積小、升級容易和易擴展等優點。本文給出了閱讀器的總體結構、硬件部分結構和軟件部分結構，研究了RFID 射頻模塊與FPGA 之間的接口實現及標簽信息在LCD 顯示。具有廣泛的使用價值。
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