高級RFID閱讀器應用對處理器的要求
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作者：David Katz Glen Ouellette Rick Gentile Giuse
時間：2008-06-04
來源：今日電子
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1 無源標簽
最簡單的標簽類型是無源標簽。它專門利用閱讀器發(fā)送的rf能量來供電，所以它沒有集成電池的尺寸和成本問題。無源標簽非常便宜，機械魯棒性好，而且外形尺寸非常小（約為指甲大小）。但是，因為無源標簽的接收功率與它到rfid閱讀器的物理距離成比例，所以這類標簽的缺點是其閱讀范圍有限。
說到范圍，選用的rf頻率與鏈接的實際范圍有很大關系。低頻（lf）標簽通常采用125～135khz頻段，因為它們的范圍受到限制，所以其主要用途就是訪問控制和動物標簽。高頻（hf）標簽主要工作在13.56mhz頻段，允許的工作范圍大約為一英尺或兩英尺。hf標簽的主要用途是簡單的一對一的對象讀取，如訪問控制、收費以及跟蹤圖書館的書籍等物品。
超高頻（uhf）標簽主要工作在850～950mhz頻段，允許10 英尺甚至更遠的工作范圍。此外，閱讀器可以同時查詢許多uhf標簽，與一對一的hf標簽讀取過程不同。這個特點也有助于滿足在限定區(qū)域內多個閱讀器的需求。因為這項功能，uhf標簽在工業(yè)應用中很普遍，用于庫存跟蹤和控制。但是uhf標簽的一個主要缺點是不能有效地穿透液體。這使得它們不能用于充滿液體的對象，例如飲料和人體。在跟蹤這些對象時，通常采用hf標簽來代替。
2 半有源標簽
像無源標簽一樣，半有源標簽將rf能量返回到標簽閱讀器來發(fā)送標識信息。但是，它還包含一塊電池為標簽中的ic部分供電，這樣就可以支持一些有趣的應用，如在每個標簽中放置傳感器。采用這種方法，每個應答器不僅可以發(fā)送靜態(tài)的標識數據，還可以發(fā)送一些實時的屬性，如溫度、濕度以及時間和日期。通過采用僅僅為ic和傳感器供電的電池，半有源標簽能夠實現(xiàn)在成本、尺寸和范圍之間的折中。
3 有源標簽
有源標簽采用集成電池為標簽ic（以及所有的傳感器）和rf發(fā)射器供電，所以它比半有源標簽更進了一步。有源標簽的工作范圍擴展了很大（達到100多米），這就意味著貨物通過閱讀器的速度可以比無源和半有源標簽系統(tǒng)中的速度高得多。另外，有源標簽可以攜帶更多的產品信息，不僅僅是一個簡單的產品id碼。
rfid閱讀器的軟件體系結構
以上介紹的是rfid閱讀器的基本功能，下面將探討如何用一個處理器來實現(xiàn)這些功能。rfid閱讀器軟件體系結構的三個單元是：后端服務器接口、中間件和前端標簽閱讀器算法。雖然軟件體系結構的各單元各不相同，它們都可以同時運行在一個blackfin處理器上。
后端服務器及連接
通常，rfid閱讀器包括一個網絡單元，用于將一個rfid讀取事件連接到中心服務器。這種后端網絡接口可能是有線以太網（ieee802.3）、無線以太網（ieee802.11a/b/g）或者例如zigbee（ieee802.15.5）以太網。中心服務器運行一個數據庫系統(tǒng)，其功能包括匹配、跟蹤和存儲。在許多應用中，還會有一個“報警”功能。對于供應鏈和庫存管理系統(tǒng)，這可能是重新排列提醒；對于安全應用則是一次向警衛(wèi)的報警。
當與后端服務器通信時，利用運行uclinux操作系統(tǒng)的高性能嵌入式處理器來構建閱讀器具有極大的優(yōu)勢。tcp/ip協(xié)議棧的魯棒性和sql數據庫引擎的可用性等關鍵因素降低了開發(fā)過程中可能很巨大的開發(fā)和集成負擔。
中間件
在rfid各單元中，中間件是介于前端rfid閱讀器和后端企業(yè)系統(tǒng)之間的軟件翻譯層。中間件過濾閱讀器的數據，從而保證沒有多次讀取或無效的數據。在早期的rfid系統(tǒng)中，中間件運行在服務器上。但是在閱讀器完成rfid數據過濾越來越普遍，在發(fā)送數據之前通過企業(yè)網絡。這種增強的功能是嵌入式處理器帶給這種應用的另外一個好處。
前端閱讀器
信號處理放在閱讀器系統(tǒng)的前端。這種信號處理通常都包含大量的濾波和變換運算，這就是為什么必需采用具有很強的信號處理性能的處理器的原因。
用于rfid閱讀器的處理器
blackfin處理器提供有線和無線網絡的連接。adsp-bf536/7等處理器的芯片內有一個10/100baset的以太網mac子層。在無線方面，可以通過spi和sport外圍設備接口直接連接到802.15.4 zigbee和ieee 802.11芯片組，無須消耗全部的處理器帶寬就可以達到傳輸線速率。
處理器的并行外圍接口（ppi）可以直接連接上述的adc/dac。有些處理器包括兩個ppi，可以進一步擴展系統(tǒng)的功能。
另外，處理器的上述功能使得它對于一維和二維的條形碼應用特別有吸引力，因其能在同一器件上完成系統(tǒng)控制、網絡連接和圖像處理。
從處理器軟件的角度看，rfid閱讀器產品包括連接到混合信號前端所必需的驅動程序。另外，有一個dma驅動器在傳送數據通過系統(tǒng)時也是非常有用的。此外還有基于uclinux操作系統(tǒng)的網絡協(xié)議棧以及sql數據庫引擎。從系統(tǒng)的角度看，附加的功能，例如802.11 wifi卡、usb thumb drive和compactflash卡接口等，可以迅速與blackfin器件集成到一起。
結論
正如我們所看到的，rfid應用不再需要專用的信號處理器用于adc和dac連接，以及用微控制器進行網絡連接。blackfin系列等處理器可以同時完成網絡連接和控制功能，為完成轉換器連接和模式匹配算法留有足夠的性能余地。這樣也降低了下一代rfid應用的材料成本并且加快了產品面市時間。
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