畢業(yè)設計說明書超高頻rfid讀寫器的設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification)技術是物聯(lián)網概念中的核心技術之一，相對于低頻段的射頻識別系統(tǒng)，工作在860MHz--960MHz的超高頻段射頻識別系統(tǒng)有著讀取距離遠，閱讀速度快等優(yōu)點，是目前國際上RFID技術發(fā)展的熱點。</p><p>　　如今高速公路不

2、停車收費的系統(tǒng)在國外已經很成熟，在國內也開始大范圍的應用。因此，研究能遠距離、快速、準確識別電子標簽的RFID系統(tǒng)意義重大。本論文結合超高頻RFID讀寫器今年來的最新發(fā)展和最新技術，主要介紹了基于EPC Gen2標準的不停車自動收費系統(tǒng)。本論文主要涵蓋了一下工作：</p><p>　　1．分析了EPC Gen2標準的技術特點和各項指標，主要介紹了RFID系統(tǒng)的分類和特點，詳細了解了整個系統(tǒng)的構成。</p&g

3、t;<p>　　2．完成了讀寫器射頻電路以及控制電路的硬件設計，詳細介紹了各類防碰撞算法的定義和基本思想。</p><p>　　3．由于在超高頻下的電路板印刷中需要充分考慮到EMC（電磁兼容）的問題，基于這一限制，本設計中主要研究了讀寫器的最新的技術動態(tài)幀防碰撞算法并用Matlab 2012 進行了仿真。</p><p>　　關鍵詞：超高頻 射頻識別讀寫器 防碰撞

4、 EPC Gen2標準 </p><p><b>　　Abstrac</b></p><p>　　Radio Frequency Identification (RFID, Radio Frequency Identification) technology is one of the core concept of networking technology, r

5、elative to the low frequency radio frequency identification system, work in 860MHz - 960MHz ultra high frequency radio frequency identification system has a read distance, reading speed, etc., is a hot current internatio

6、nal RFID technology.</p><p>　　Today, highway toll collection systems in foreign countries has been very mature in the country have begun a wide range of applications. Therefore, the study can be remote, rapi

7、d and accurate identification tag RFID systems is significant. This paper combines UHF RFID reader this year's latest developments and latest technology, introduces the non-stop automatic toll collection system based

8、 on EPC Gen2 standard. This paper covers a bit of work:</p><p>　　1. Analysis of the EPC Gen2 standard technical characteristics and indicators, mainly introduces the classification and characteristics of RFI

9、D systems, a detailed understanding of the composition of the entire system.</p><p>　　2. Completed the hardware design of the reader's RF circuit and a control circuit, detailing the definitions and the

10、basic idea of ??all kinds of anti-collision algorithm.</p><p>　　3. Since the ultra-high frequency printed circuit board under the need to fully take into account the EMC (electromagnetic compatibility) probl

11、ems, based on this limited study of the design of the main frame of the latest technological developments reader anti-collision algorithm is carried out with Matlab 2012 simulation.</p><p>　　Keywords: UHF、RF

12、ID reader、 EPC Gen2 standard 、anti-collision</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　第一章 RFID技術的簡介3</p><p>　　1.1 RFID系統(tǒng)的分類3</p>

13、;<p>　　1.1.1 根據RFID讀寫器的工作頻率可以劃分為下述頻段3</p><p>　　1.2 RFID技術系統(tǒng)的組成4</p><p>　　1.3 RFID系統(tǒng)的技術標準5</p><p>　　1.3.1 ISO/IEC標準5</p><p>　　1.3.2 EPCglobal標準6</p>

14、<p>　　1.4論文結構安排：6</p><p>　　第二章 RFID系統(tǒng)的方案設計8</p><p>　　2.1 性能指標基本要求8</p><p>　　2.2 讀寫器總體方案設計8</p><p>　　2.2.1 RFID讀寫器的組成結構8</p><p>　　2.3 主控器的選擇方案9

15、</p><p>　　2.3.1 C8051F340 單片機主要特性10</p><p>　　2.3.2 C8051F340 單片機的內部結構圖10</p><p>　　2.4 射頻收發(fā)芯片選型方案11</p><p>　　2.5 RFID的通信標準方案 EPC Gen-2標準12</p><p>　　2

16、.5.1 Gen-2使用特性的概述12</p><p>　　2.5.2 物理層通信特性12</p><p>　　2.5.3 標簽的狀態(tài)機13</p><p>　　第三章 硬件電路的設計15</p><p>　　3.1控制模塊硬件電路設計15</p><p>　　3.2 射頻模塊硬件電路的設計16</p

17、><p>　　3.3 時鐘電路的設計17</p><p>　　3.4 USB接口電路18</p><p>　　3.5 外部存儲電路19</p><p>　　3.6 提示電路的設計20</p><p>　　3.7 復位電路21</p><p>　　3.8 電源電路的設計22</p&g

18、t;<p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計24</p><p>　　4.1系統(tǒng)程序結構設計24</p><p>　　4.1.1系統(tǒng)軟件主流程圖24</p><p>　　4.2 標簽防碰撞算法介紹25</p><p>　　4.2.1 基于ALOHA的協(xié)議25</p><p>　　圖4-3 時隙算法示意

19、圖26</p><p>　　第五章 系統(tǒng)防碰撞算法仿真實現(xiàn)30</p><p>　　5.1動態(tài)幀時隙算法工作過程30</p><p>　　5.1.1 標簽估算方法如下30</p><p>　　5.1.2 動態(tài)幀時隙防碰撞算法仿真過程31</p><p>　　5.1.3 動態(tài)幀時隙防碰撞算法仿真流程圖32&l

20、t;/p><p>　　5.2 吞吐量和吞吐率32</p><p>　　5.3 動態(tài)幀時隙算法的仿真結果33</p><p><b>　　結論35</b></p><p><b>　　附錄36</b></p><p><b>　　參考文獻39</b>

21、</p><p><b>　　謝辭40</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　射頻識別技術是無線電頻率識別的簡稱，RFID（RFID Radio Frequency Identification）系統(tǒng)常見的頻率有低頻、高頻、超高頻和微波等。射頻識別是一種重要的新興的自動識別技術。由于超高頻

22、RFID不需要視距通信，能夠承受嚴酷的物理環(huán)境，并能保證低成本和高效能操作以及多標簽的同時識別能力。因此他具有條形碼技術、光學字符識別系統(tǒng)、智能卡和生物測定學（聲音、指紋和視網膜）等其他識別系統(tǒng)沒有所沒有的優(yōu)點。而且與其他頻段相比，超高頻RFID閱讀器系統(tǒng)的特點是：讀寫距離遠、多標簽讀寫速度快、抗干擾能力強、適應物體的告訴運動、性能好。</p><p>　　近幾年來，國內外對UHF RFID讀寫器進行了許多深入的

23、研究，這些研究主</p><p>　　要集中在讀寫器的芯片設計上。許多公司推出了功能強大的UHF RFID讀寫器芯</p><p>　　片，這些讀寫器芯片與已有的基礎設施能很好的兼容。此外，一些可工作在復雜</p><p>　　環(huán)境下的工業(yè)級大型讀寫器也被開發(fā)出來，這種讀寫器在讀寫距離、讀取標簽數</p><p>　　量、和使用壽命等性能上都

24、更優(yōu)秀。目前，國外對讀寫器研發(fā)主要取得以下一些</p><p><b>　　成果：</b></p><p>　　(1)2007年，Intel公司推出了符合ISO 1 8000—6 Type C協(xié)議以及支持EPC</p><p>　　Classl Gen2標準、具有密集型讀取模式(Dense Reader Mode，DRM)的超高頻讀</p

25、><p>　　寫器芯片R1000。該芯片實現(xiàn)了讀寫器射頻部分和數字基帶部分的高度集成，具有低功耗、集成度高、低成本等優(yōu)點，所以被廣泛的應用于各種UHF RFID系統(tǒng)中。當前，該讀寫器芯片及其支持軟件已經構成了整個第二代超高頻RFID讀寫器系列的核心，可支持從近距離的嵌入式模塊到遠距離門式讀寫器的廣泛用。</p><p>　　(2)2007年，Ickiin Kwon等人研究出了一款CMOS單片集

26、成的便攜儀UHF RFID讀寫器。通過采用單天線直接耦合的方式，把射頻模塊和數字基帶模塊集成在一塊面積只有4．5×5．3mm2的：芯片上，降低了讀寫器的成本和尺寸。該讀寫器接收機的靈敏度為．70dBm，線性度為18．5dBm，具有較強的抗干擾能力。此外，發(fā)射機的輸出功率為4dBm，使讀寫器具有較遠的工作距離。</p><p>　　(3)201O年，Impinj公司在原有的R1000芯片基礎上，開發(fā)出了最

27、新款的R2000芯片。與R1000相比，Indy R2000芯片增加了載波消除功能，所以它的抗干擾能力更強。同時它還擁有更快的數據轉發(fā)能力和更加智能的本地處理能力，甚至能夠支持較為復雜的工業(yè)級UHF RFID讀寫器的應用。</p><p>　　(4)2011年，Sanae Nakao等人開發(fā)出了一款既能讀寫無源電子標簽也能讀寫有源電子標簽的UHF RFID便攜式讀寫器。該讀寫器具有很高的靈敏度。在與無源標簽通信時

28、，它的靈敏度為．86dBm；與有源標簽通信時，它的靈敏度-92dBm。</p><p>　　國內的很多研究機構也一直致力于UHF RFID讀寫器的研究，并取得許多研究成果，主要表現(xiàn)在：</p><p>　　(1)2009年，武漢大學提出了一種基于Intel R1 000芯片的UHF RFID讀寫器設計方案。該讀寫器采用了Intel R1000收發(fā)器芯片和W78E365微控器，通過編寫軟件部

29、分，使設計的讀寫器能在2m一1 0m的距離之間正常工作。</p><p>　　(2)2008年，香港大學在0．1 89m CMOS工藝下實現(xiàn)了一款全集成UHF RFID讀寫器芯片。該讀寫器創(chuàng)新地提出了一種二階交調電流注入技術，該技術可以極大的提高讀寫器接收機的線性度。測試表明該讀寫器在一5dBm的大功率干擾信號下，仍能擁有一70dBm的靈敏度。該芯片面積為18．3mm2，最大功耗為276．4mW。(3)2009年

30、，清華大學在國家863計劃的支持下，開發(fā)出了一款UHF RFID讀寫器芯片。該芯片采用0．18btm CMOS工藝，能在860MHz--960MHz的頻帶內工作。在滿足通信協(xié)議標準的條件下，讀寫器的讀寫速率可達到1 Mb／s。此外，讀寫器接收機的靈敏度為一70dBm，功耗為1．65mW。整個芯片的面積為1．9mmx0.75mm。</p><p>　　(4)2010年，北京大學提出了一款符合中國本地標準又兼顧國外標

31、準的UHF RFID讀寫器芯片。該芯片采用高線性接收機前端和直流失調消除電路，成功的消除了大功率干擾信號對讀寫器的影響。該讀寫器的發(fā)射功率為22dBm，靈敏度為一79dBm。在1．8V的工作電壓下，功耗為203mW。整個芯片面積只有13.5mm2。</p><p>　　而如今高速公路作為交通運輸的重要組成部分，對于國家經濟增長、人民生活質量的提高、維護國家安全等都具有重要意義。中國在建國以來，中國公路建設突飛猛進

32、，目前已突破三萬公里，其里程位居全球第二，為推動中國現(xiàn)代化建設作出了巨大貢獻。而高速公路停車收費大大的限制了高速公路的高速特性，甚至在高峰出行時段還造成了高速公路出口的大面積擁堵，給市民的出行帶來了很大的不便不僅堵車而且堵心，同時也對經濟發(fā)展帶來了負面影響。</p><p>　　為了解決這一問題高速公路電子不停車收費系統(tǒng)應運而生，即基于超高頻RFID讀寫器的ETC系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)，車主再要在車窗上安裝感應卡并預存

33、費用，通過收費站時不用人工繳費，也無須停車，高速費將自動扣除。這將大大的提高車輛過往高速公路的速度，同時也將提高經濟發(fā)展效率。</p><p>　　第一章 RFID技術的簡介</p><p>　　就像世界上第一臺計算機用于軍事領域一樣，射頻識別(RFID Radio Frequency Identification)技術起源于二次世界大戰(zhàn)中，歐洲上空極其慘烈的空戰(zhàn)。射頻識別(RFID R

34、adio Frequency Identification)技術是一種利用無線射頻方式通信的非接觸式的自動識別技術，是從二十世紀八十年代發(fā)展起來的前沿科學技術。該技術在工作時不需人工干預，可應用與各種惡劣環(huán)境，而且能夠應用于高速運動物體的識別，可以同時識別多個物體。相比于條形碼、生物識別、光學符號識別等其他自動識別技術，在數據量、識別距離、環(huán)境影響和保密性等方面有著明顯的優(yōu)勢。因此，RFID技術在世界各地得到了廣泛應用，主要應用領域有：

35、工業(yè)物流、智能交通、電子門票、動物識別、容器識別、身份識別和一卡通等領域。</p><p>　　1.1 RFID系統(tǒng)的分類</p><p>　　RFID系統(tǒng)根據不同的劃分標準可以分為不同的系統(tǒng)。</p><p>　　1.1.1 根據RFID讀寫器的工作頻率可以劃分為下述頻段</p><p>　　1.低頻(LF，頻率范圍：30～300kHz)：

36、工作頻率低于135kHz，最常用的是125kHz。主要協(xié)議有IS01 1784、IS014223。</p><p>　　2.高頻(HF，頻率范圍：3～30MHz)：工作頻率為13．56MHz。主要協(xié)議有IS015693、IS014443、IS018000。</p><p>　　3.超高頻(UHF，頻率范圍：300MHz～3GHz)：工作頻率是433MHz，866～960MHz在以及2．45

37、GHz。主要協(xié)議有IS018000系列和EPC Gen2。</p><p>　　4.甚高頻(SHF，頻率范圍是3～30GHz)．．工作頻率是5．8GHz和24GHz，但是</p><p>　　目前24GHz基本沒有采用。</p><p>　　1.1.2 根據標簽供電的形式不同，RFID系統(tǒng)可分</p><p>　　1．有源系統(tǒng)：電子標簽使用內

38、置電池來供電，有源系統(tǒng)的識別距離相比較下較</p><p>　　長。由于不需要擔心功耗的問題，有源系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能也比較多。缺點是受限于內置的電池，使用周期比較短并且成本相對比較高。</p><p>　　2．無源系統(tǒng)：電子標簽沒有內置電池，主要通過讀寫器發(fā)射的電磁場能量來喚</p><p>　　醒標簽的芯片工作。由于無需內置電池，且靠外部喚醒，所以這系統(tǒng)特點是體積

39、小、壽命長、成本低，但是實現(xiàn)的功能簡單。</p><p>　　3．半有源系統(tǒng)：標簽帶有內置電池，但只是起到激活系統(tǒng)的作用。電子標簽首</p><p>　　先被內置電池激活，激活后的前部操作就無需電池供電，即可進入無源電子標簽工作模式。</p><p>　　1.2 RFID技術系統(tǒng)的組成</p><p>　　一個典型的RFID系統(tǒng)一般包括標簽（

40、Tage）、讀寫器（Reader）、和應用系統(tǒng)（Application System）三個部分組成。讀寫器通過射頻信號給標簽提供能量并“詢問”標簽，標簽被激活后江存儲的標簽信息發(fā)送給讀寫器，讀寫器再將讀取的標簽信息發(fā)送給應用系統(tǒng)以結合具體的應用背景進行數據的控制、存儲和管理。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　標簽一般由標簽天線和標簽芯

41、片組成。標簽天線接收讀寫器發(fā)射過來的射頻信號并轉化為能量，獲取的能量給標簽供電。當標簽獲取的能量足夠時，標簽芯片被激活，并根據讀寫器的詢問指令完成相應的動作，將芯片上存儲的標簽信息通過反向散射調制的方法發(fā)射給讀寫器。每個標簽有唯一的電子編碼，用于度附著物體的標志。標簽能夠存儲有關物體的屬性、狀態(tài)、編號等信息。標簽通常安裝在物體的表面，具有一定的無金屬遮擋的視角。標簽除了能夠被讀?。≧ead）外，也可以被寫入（Write）、鎖定(Lock

42、)、殺死(Kill)。</p><p>　　讀寫器由讀寫器主機及讀寫器天線組成。讀寫器主機主要那個實現(xiàn)讀取信號的控制及射頻信號的產生。產生的射頻信號通過讀寫器天線發(fā)送給標簽。標簽的反射信號也通過讀寫器天線進行接收，并被讀寫器主機解析識別。讀寫器一般有固定式和手持式兩種形式。固定式的體積較大，但性能一般比較好；手持式的體積比較小，便于手持讀取，但是性能要差些。</p><p>　　應用系統(tǒng)主

43、要負責對讀寫器的控制、設置，以及對讀取標簽信息的管理，并結合具體的應用項目給出適當的判斷與顯示，或者對數據進行存儲和管理。應用系統(tǒng)一般與計算機網絡體系連接，網絡體系的各層結構由各種RFID中間件控制和訪問。</p><p>　　1.3 RFID系統(tǒng)的技術標準</p><p>　　RFID技術領域相關的標準大致可分為以下四類：技術、數據內容、一致性和應用標準。技術標準定義不同種類的硬件和軟件

44、如何設計，如符號、射頻識別技術、IC卡標準等；數據內容標準定義從電子標簽輸出的數據流的含義，提供數據如何在系統(tǒng)中表達的指導方法，如編碼格式、語法標準等；一致性標準定義電子標簽和讀寫器是否遵循某個特定標準的測試方法，如印刷質量、測試規(guī)范等標準；應用標準定義實現(xiàn)某個特定應用的技術方法，如船運標簽、產品包裝標準等。</p><p>　　目前RFID標準還未形成全球統(tǒng)一的標準，現(xiàn)在處于多種標準共存的局面，而隨著全球物流行

45、業(yè)大規(guī)模應用RFID技術，對RFID標準進行統(tǒng)一也成為業(yè)內的共識。相對于國外在RFID方面技術標準的發(fā)展來看，我國起步比較晚，差距還比較大。雖然相關標準的制定工作早已經開展了一段時間，但是受到各種原因影響，造成我國的RFID標準體系制定工作幾番起落。2006年的6月，國家共十五個部委共同發(fā)布了《中國射頻識別(RFID)技術政策白皮書》，正式確立了我國RFID技術的地位。</p><p>　　1.3.1 ISO/I

46、EC標準</p><p>　　ISO是公認的全球非盈利工業(yè)標準組織，與EPC global只專注于超高頻不同，ISO/IEC對各個頻段的RFID都頒布了標準。主要關注基本的模塊構建、空中接口和涉及到的數據結構以及實施問題。RFID頻率由ISO 18000 RFID空中接口標準系列統(tǒng)一管理，包括了有源和無源的RFID技術標準，主要是基于物品管理的RFID空中接口參數。</p><p>　　I

47、SO/IEC 18000-1 提供了RFID全球可用頻率的通用通信的框架，同時也給出了ISO 18000系列中空中接口定義的一般參數，建立了一個通用系統(tǒng)管理、控制和信息交換的框架，可用于不同頻率。</p><p>　　ISO/IEC 18000-2 定義了工作頻率在135KHz以下的讀寫器和標簽之間通信空中接口參數、協(xié)議、命令以及放碰撞方法。此標準中標簽分為A和B兩個類型。</p><p>

48、;　　ISO/IEC 18000-3 提供了工作頻率為13.56MHz的通信空中接口參數，定義了物理層、碰撞管理系統(tǒng)和符合ISO/IEC 18000-1要求的物體識別協(xié)議值。</p><p>　　ISO/IEC 18000-4 定義了工作頻率2.45GHz的空中接口的通信協(xié)議，主要應用于貨品管理領域。</p><p>　　ISO/IEC 18000-5 定義了RFID設備的空中接口工作在5

49、.8GHz頻率下得通信協(xié)議，用于單品管理應用，由于缺乏商業(yè)應用前景，此標準已經中止。</p><p>　　ISO/IEC 18000-6 提供了工作頻率860~960MHz的空中接口參數。分為A、B、C三類，C類和EPC Class Gen2 Standard相同。</p><p>　　ISO/IEC 18000-7 定義了工作在433MHz頻率的有源RFID設備的空中接口通信協(xié)議，用于單

50、品管理應用方面，典型的讀取距離超過1米。</p><p>　　1.3.2 EPCglobal標準</p><p>　　EPCglobal是目前全球實力最強的RFID標準組織，其前身是北美UCC(統(tǒng)一編碼組織)和歐洲EAN產品標準組織，合并后稱為EPCglobal。最近EPC Gen—2系統(tǒng)被批準為ISO標準，ISO 18000的6C部分是被動（無源標簽）超高頻RFID系統(tǒng)的一個主導標準。

51、在零售商中廣泛使用。Gen—2標準定義了閱讀器和標簽之間的通信，不用考慮系統(tǒng)工作于特定的頻率范圍。RFID閱讀器和標簽在超高頻范圍內，遵從Gen—2標準進行通信。</p><p>　　EPCglobal體系的標準化工作分為4個方面：電子標簽和讀寫器承載物品編碼信息技術要求；EPC標簽的信息規(guī)范(物品編碼規(guī)則)；EPCglobal提供的業(yè)務方面有物品編碼配置管理與目標命名業(yè)務兩部分；軟件方面標準也分應用層事件(與物

52、流倉儲管理相關的數據采集與刷新等)和EPC信息業(yè)務層事件(與物品信息對應的信息描述)兩部分。EPC具有以下特點：</p><p>　　1.開放的結構體系。采用公用的互聯(lián)網網絡系統(tǒng)，避免了系統(tǒng)復雜性，大大降低了系統(tǒng)的成本。</p><p>　　2.獨立的平臺和高度的互動性。EPC系統(tǒng)建立在互聯(lián)網系統(tǒng)上，并可與互聯(lián)網所有可能的組成部分協(xié)同工作。</p><p>　　3.

53、靈活的可持續(xù)發(fā)展體系。可在不替換原有體系的情況下完成系統(tǒng)升級。</p><p>　　1.4論文結構安排：</p><p>　　第一章 RFID技術簡介，包括系統(tǒng)的組成，分類，以及各種協(xié)議和標準。</p><p>　　第二章RFID系統(tǒng)方案的設計，主要包括系統(tǒng)的總體要求和方案，以及各主要芯片的選型。</p><p>　　第三章RFID系統(tǒng)硬件設

54、計，分模塊介紹了系統(tǒng)的主要芯片</p><p>　　第四章RFID系統(tǒng)軟件設計，主要介紹了系統(tǒng)防碰撞算法的概念和各種防碰撞算法。</p><p>　　第五章RFID系統(tǒng)防碰撞仿真，通過Matlab 2012仿真動態(tài)幀時隙算法。</p><p>　　本章小結：本章主要介紹了RFID系統(tǒng)的組成、結構組成、技術標準以及RFID的技術分類等。從整體感知了解RFID系統(tǒng)。&l

55、t;/p><p>　　第二章 RFID系統(tǒng)的方案設計</p><p>　　2.1 性能指標基本要求 </p><p>　　?工作頻率：902~930MHz；</p><p>　　?工作方式：跳頻可配置不同頻率；</p><p>　　?空中接口協(xié)議：ISO/IEC 18000-6B；</p><p>

56、;　　?調制方式：ASK；</p><p>　　?輸出功率：最大1.0W，20dB可調；</p><p>　　?讀標簽距離：6米；</p><p>　　?寫標簽距離：3米；</p><p>　　?讀寫器防碰撞：支持多讀寫器模式；</p><p>　　防碰撞識別速率：每秒30</p><p>　　

57、2.2 讀寫器總體方案設計</p><p>　　讀寫器是整個RFID 系統(tǒng)核心部分，它是連接電子標簽與上位機之間通信的紐帶，讀寫器的功能主要包括3個方面：（1）發(fā)送和接收的功能，主要是完成讀寫器與電子標簽之間的通信過程；（2）對從標簽接收到的信息進行相應地處理；（3）通過讀寫器上的接口實現(xiàn)與上位機的連接，將信息傳送到主機的數據交換和管理系統(tǒng)。這些年，讀寫器不斷地向小型化、便攜化、低功耗的方向發(fā)展，所以讀寫器的設計

58、中應該選取功能比較全面、集成度比較高的芯片。</p><p>　　2.2.1 RFID讀寫器的組成結構</p><p>　　讀寫器電路組成框圖如圖1-2所示。各部分的作用簡述如下。</p><p>　　圖2-1 讀寫器組成結構框圖</p><p>　　1.振蕩器：振蕩器電路根據RFID讀寫器系統(tǒng)的需要產生射頻振蕩頻率，一路經過時鐘電路產生處

59、理器MCU所需要的時鐘頻率的信號，另外一路經過載波形成電路產生讀寫器工作所需要頻率的載波信號。</p><p>　　2.發(fā)送通道：發(fā)送通道包括編碼器、調制器和功率放大電路，用于向電子標簽發(fā)送命令和寫入數據。</p><p>　　3.接收通道：接收通道包括解調器、解碼電路，用于接收電子標簽返回的應答信息和數據。同時還考慮了防碰撞電路的設計。</p><p>　　4.微

60、控制器(MCU)：MCU是讀寫器工作的核心部件，主要完成收發(fā)控制、向標簽發(fā)送命令和寫數據、標簽數據讀取和處理與應用系統(tǒng)的高層進行數據交換和通信等任務。</p><p>　　5.電源管理器：通過對射頻讀寫部分的獨立電源控制，系統(tǒng)可以在MCU中根據需要的模式選擇開啟或者關閉射頻讀寫功能。當應用系統(tǒng)有低功耗要求時，不需要射頻模塊芯片一直工作的時候，這種控制方式是必不可少的。</p><p>　　

61、6.天線：天線的作用就是產生磁通量，為有源標簽提供能量，激活標簽，在讀寫設備和標簽之間傳送信息。天線的有效電磁場范圍就是系統(tǒng)的工作區(qū)域。</p><p>　　2.3 主控器的選擇方案</p><p>　　微控制器的功能主要有：與后臺應用管理軟件進行通信，執(zhí)行應用軟件發(fā)送來的動作指令，控制讀寫器與標簽的通信過程和身份驗證并對其中的數據進行加密和解密，對鍵盤或者顯示設備等其他外部設備的控制。讀

62、寫器中微處理器可以有三種選擇：單片機、ARM和DSP。本課題需要核心控制器需要體積小、功耗低，要有比較強的處理能力，能夠同時完成讀寫器系統(tǒng)中對讀寫器的控制、對數據的處理和與后臺應用軟件的通信，需要有豐富的接口資源，可以方便快速的置于不同環(huán)境的應用中。</p><p>　　C8051F系列單片機是SOC的典型代表，單芯片集成度十分高，片上集成豐富的模擬和數字資源。具有與8051兼容的高速CIP．51內核，單片機處理

63、速度和性能都有很大的提升，而且開發(fā)簡單，容易移植，成本也十分低，是目前應用晟廣泛的單片機種類。CIP-51采用流水線結構，與標準的8051結構相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。在一個標準的8051中，除MUL和DIV以外所有指令都需要12或24個系統(tǒng)時鐘周期，最大系統(tǒng)時鐘頻率為12-24MHz。而對于CIP-51內核，70%的指令的執(zhí)行時間為1或2個系統(tǒng)時鐘周期，只有4條指令的執(zhí)行時間大于4個系統(tǒng)時鐘周期。大大提高了系統(tǒng)的運行速度，得以適應

64、超高頻RFID讀寫器要主控器運行速度的要求以及對防碰撞吞吐率的要求。</p><p>　　2.3.1 C8051F340 單片機主要特性</p><p>　　C8051F340單片機主要有一下特性：（1）高速流水線結構的8051 兼容的CIP-51 內核，最高48MIPS 執(zhí)行速度；（2）全速非侵入式的系統(tǒng)調試接口（片內，C2 接口）；（3）真正10 位200ksps 的多通道單端/差分

65、ADC，帶模擬多路器；（4）高精度可編程的12MHz 內部震蕩器；（5）64KB 字節(jié)可在系統(tǒng)編程的FLASH 存儲器；（6）4352（4096+256）字節(jié)的片內RAM；（7）USB 2.0通信接口，支持全速12Mbps通信和低速1.5Mbps通信（8）硬件實現(xiàn)的SPI，SMBus/IIC 和2 個UART 串行接口；（9）4 個通用的16 位定時器；（10）具有5 個捕捉/比較模塊的可編程計數器/定時器陣列；（11）片內上電復位，看

66、門狗定時器，2 個電壓比較器，VDD 監(jiān)視器和溫度傳感器；（12）40 個I/O 端口；（13）-40~85 度工業(yè)級溫度范圍；（14）2.7V~3.6V 工作電壓，TQFP48（thin quad flat package,即薄塑封四角扁平封裝）封裝。</p><p>　　2.3.2 C8051F340 單片機的內部結構圖</p><p>　　如圖2-2為C8051F340的內部結構圖

67、</p><p>　　圖2-2 C8051F340主控器的內部結構</p><p>　　2.4 射頻收發(fā)芯片選型方案</p><p>　　AS3991是一款高集成度的射頻芯片。在發(fā)射電路端，集成了功率放大器(PA)、鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、頻率合成器、調制器等模塊；在接收電路端，集成了低噪聲放大器(LNA)、混頻器(Mixer)、中頻放大器、解調器

68、等模塊。同時還集成了電源電壓管理、協(xié)議控制等工作模塊，從而使芯片外圍電路大大簡化。芯片控制通過32個寄存器的設置來實現(xiàn)全部RF、濾波及協(xié)議控制功能。收發(fā)模塊支持自動生成幀頭和CRC校驗碼，組裝成幀的數據塊通過片上的24字節(jié)FIFO寄存器傳輸到上位機系統(tǒng)中。電源管理模塊可以對片外MCU以及其他芯片供1．5～3．3伏電壓以及提供時鐘輸出。片上PA具有高達20dBm的輸出功率，片上VCO和PLL可產生840MHz-960MHz的振蕩頻率。 A

69、S3991則完全集成了ISO/IEC 18000-6C協(xié)議?？傮w來說AS3991具有以下優(yōu)點：集成度更高，源代碼公開，加載協(xié)議方便，開發(fā)難度低，外圍電路設計簡單，總體成本低，設計時要注意的事項少。因此本課題設計選擇AS3991作為射頻收發(fā)芯片。</p><p>　　AS3991射頻芯片的特性:（1）支持多通信協(xié)議；（2）高集成度，外圍電路簡單；(3）低工作電流；(4)輸出功率可達20dBm；(5)可選擇時鐘輸出提

70、供給MCU；(6)支持和MCU之間的8位并行或者4線串行通信；(7)采用ASK或者PR．ASK（反向相位幅度鍵控）信號調制；(8)可選擇接收增益控制；(9)支持三種工作模式間切換，大大降低功耗。表2-1 為AS3991芯片的基本參數表</p><p>　　表2-1 ASS3991的基本參數</p><p>　　2.5 RFID的通信標準方案 EPC Gen-2標準</p>

71、<p>　　無線射頻識別（RFID）系統(tǒng)存在眾多的通信協(xié)議。其中一個最流行的協(xié)議就是EPC Gen-2協(xié)議。這個協(xié)議在零售業(yè)中得到了廣泛的使用，近年，Gen-2系統(tǒng)被批準為ISO標準。</p><p>　　2.5.1 Gen-2使用特性的概述</p><p>　　Gen-2協(xié)議使用最普遍的特性是清單命令。庫存命令有一下四種命令組成：選擇、查詢、查詢重復和查詢調節(jié)。這些命令用來讀取

72、在閱讀器范圍內所有標簽的EPC序號。EPC序號可以用來訪問中心數據庫，獲得例如標簽附著在哪一個物品上的更多信息。</p><p>　　2.5.2 物理層通信特性 </p><p>　　Gen-2的物理通信接口與七層開放系統(tǒng)互聯(lián)模型的物理層概念相似。閱讀器控制Gen-2協(xié)議物理層的所有部分，并編碼發(fā)給標簽的所有命令的前端部分。在Gen-2協(xié)議中，存在兩個通信鏈路：閱讀器向標簽的鏈路和標簽向閱

73、讀器的鏈路。這兩個鏈路是相互獨立的，存在不同的數據編碼、數據速率和數據調制方案。這兩個通信鏈路的具體特性都是由閱讀器控制。在Gen-2中，標簽與閱讀器通信使用反向散色的形式。Gen-2支持兩種類型的調控：振幅調控（ASK）和移像鍵控（PSK）調制。</p><p>　　2.5.3 標簽的狀態(tài)機</p><p>　　1.準備狀態(tài)：準備狀態(tài)是標簽在上電的情況下能夠進入的兩個狀態(tài)之一。另一個標上

74、電時可以進入的狀態(tài)是死亡狀態(tài)。當標簽在上電復位以前是死亡狀態(tài)時，標簽會在上電復位時進入死亡狀態(tài)。如果標簽先前沒有死亡，那它會在上電后進入準備狀態(tài)。處于準備狀態(tài)的標簽，不會參與查詢回合。當閱讀器發(fā)布一個查詢命令，將打開查詢回合，直到下一個查詢命令中止。因此，查詢命令指示結束當前的查詢和下一個查詢的開始。閱讀器使用查詢回合來獲得大量標簽的EPC號碼。當接受到一個查詢命令時，標簽將會結束準備狀態(tài)。查詢命令包含了標簽選擇一個隨機數載入到時隙計數

75、器的參數。如果隨機數是0，隨后標簽將會發(fā)送它的回復狀態(tài)。當隨機數不為0是，標簽會發(fā)送仲裁狀態(tài)。</p><p>　　2.仲裁狀態(tài)：仲裁狀態(tài)下的標簽將參與當前的查詢回合，他們的時隙計數器包含一個非0值。在此狀態(tài)下的標簽等待他們的時隙計時器達到0為止。當標簽的時隙計數器到達0時，標簽變到回復狀態(tài)。</p><p>　　3.回復狀態(tài)：回復狀態(tài)是當標簽發(fā)送它的EPC好嗎給閱讀器的兩個狀態(tài)之一?；貜?/p>

76、狀態(tài)中的標簽有一個時隙計數器為0，并反向散射RN16（RN16是一個十六位的隨機數）給閱讀器。反向散射RN16是標簽發(fā)送EPC好嗎給閱讀器的兩個階段中的第一個階段。</p><p>　　如果閱讀器正確的接收到了標簽的RN16數，閱讀器將會發(fā)送一個帶有RN16的確認（ACK）命令給標簽。閱讀器接收不到RN16的可能原因有：?兩個以上的標簽在發(fā)送RN16時發(fā)生碰撞；?射頻信號干擾了RN16；?閱讀器錯過了RN16信號

77、。標簽隨后將會反向散射它的EPC號碼，還有發(fā)送一個PC（描述了標簽的物理特性）和用來進行錯誤檢查的CRC。接收到帶有正確的RN16的ACK是標簽從回復狀態(tài)轉入到確認狀態(tài)。標簽只有在接收不到來自閱讀器的任何命令時，才會在一個限定的時間內保持在回復狀態(tài)。在這個時間之后，標簽將會自動的回到仲裁狀態(tài)。</p><p>　　4.確認狀態(tài)：當標簽發(fā)送它的EPC號給閱讀器之后，將會進入到確認狀態(tài)。確認狀態(tài)是訪問命令（讀和寫命令

78、）的網關狀態(tài)。但是標簽在我、確認狀態(tài)不會死亡。確認狀態(tài)與回復狀態(tài)類似，有一個定時器，可以在每次從閱讀器接收到一個命令后復位。如果在特定的時間內，沒有從閱讀器接收命令（即定時器超時），標簽則會自動的回到仲裁狀態(tài)。</p><p>　　5.開放狀態(tài)：開放狀態(tài)是訪問命令專門使用的兩個狀態(tài)之一。在開放狀態(tài)中沒有定時器。因此，如果沒有閱讀器命令時，只要標簽有供電，它將保持開放狀態(tài)。標簽可以從開放狀態(tài)進入到安全狀態(tài)。<

79、/p><p>　　6.安全狀態(tài)：標簽可以使用一個可選的密碼設定，它需要閱讀器提供正確的密碼，以便于執(zhí)行任何的訪問命令。密碼的默認值為零。這意味著密碼保護沒有實現(xiàn)，或者是沒有被激活。設置一個非0 值的密碼，可以使密碼具有保護的特性。如果標簽的密碼特性被實現(xiàn)和激活，那么所有的訪問命令必須從安全狀態(tài)執(zhí)行。在標簽進入到安全狀態(tài)之前必須提供正確的密碼。</p><p>　　7.死亡狀態(tài)：RFID標簽包含

80、識別一個特定物體的信息。ID號是唯一的，并且與某一特定的物品相關。因此，使用RFID時，對安全和隱私的關注開始上升。死亡即是關閉標簽的命令，死亡操作不能被撤銷，并且永久性的破壞標簽。在標簽死亡以后標簽將不會響應任何命令。因此標簽死亡以后，沒有任何設被能夠讀取標簽的EPC號。</p><p>　　本章小結：本章主要從系統(tǒng)整個方案的設計出發(fā)，主要從系統(tǒng)的總體方案和主要芯片的選型方案、主要通信標準以及標簽的狀態(tài)機進行了

81、描述。</p><p>　　第三章 硬件電路的設計</p><p>　　本章主要介紹讀寫器硬件系統(tǒng)的設計，基帶模塊設計包括主控芯片、射頻發(fā)射模塊及外圍時鐘、復位和外部存儲器。射頻模塊設計中選用AS3991，外圍電路設計環(huán)路濾波器，放大隔離電路中功率放大器選用SPA2118，收發(fā)隔離使用環(huán)形器HYH504A來實現(xiàn)。</p><p>　　圖3-1硬件電路整體結構框圖&l

82、t;/p><p>　　3.1控制模塊硬件電路設計</p><p>　　C8051F340 SOC系列MCU在CIP-51內核和外設方面有幾項關鍵性的改進，提高了整體性能，更易于在最終應用中使用。 擴展的中斷系統(tǒng)向CIP-51提供16個中斷源（標準8051只有7個中斷源），允許大量的模擬和數字外設中斷微控制器。一個中斷驅動的系統(tǒng)需要較少的MCU干預，因而有更高的執(zhí)行效率。在設計一個多任務實時系統(tǒng)

83、時，這些增加的中斷源是非常有用的。 C8051F340有多達9個復位源：上電復位電路（POR）、片內VDD監(jiān)視器（當電源電壓低于VRST時強制復位）、USB控制器（USB總線復位或VBUS狀態(tài)變化）、看門狗定時器、時鐘丟失檢測器、由比較器0提供的電壓檢測器、軟件強制復位、外部復位輸入引腳和FLASH讀/寫錯誤保護電路復位。除了POR、復位輸入引腳及FLASH操作錯誤這三個復位源之外，其他復位源都可以被軟件禁止。在一次上電復位之后的MCU

84、初始化期間，WDT可以被永久性使能。 </p><p>　　高速內部振蕩器在出廠時已經被校準為12MHz ±1.5%。時鐘恢復電路允許內部振蕩器與4倍時鐘乘法器配合，提供全速方式USB時鐘源。內部振蕩器還被用作低速方式下的USB時鐘源。外部振蕩器也可以與4倍時鐘乘法器配合使用。器件內集成了一個低頻振蕩器，可以在功耗關鍵的應用中使用。器件內還集成了外部振蕩器驅動電路，允許使用晶體、陶瓷諧振器、電容、RC或

85、外部CMOS時鐘源產生系統(tǒng)時鐘。系統(tǒng)時鐘可以被配置為使用內部振蕩器、外部振蕩器或時鐘乘法器輸出二分頻。如果需要，可以在CPU運行時切換系統(tǒng)時鐘振蕩源。低頻內部振蕩器或外部振蕩器在低功耗系統(tǒng)中是非常有用的，它允許MCU從一個低頻率（節(jié)電）的時鐘源運行,當需要時再周期性地切換到高速時鐘源</p><p>　　圖3-2 主控器C8051F440</p><p>　　3.2 射頻模塊硬件電路的設計

86、</p><p>　　AS3991是一款高集成度的射頻芯片。在發(fā)射電路端，集成了功率放大器(PA)、鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、頻率合成器、調制器等模塊；在接收電路端，集成了低噪聲放大器(LNA)、混頻器(Mixer)、中頻放大器、解調器等模塊。同時還集成了電源電壓管理、協(xié)議控制等工作模塊，從而使芯片外圍電路大大簡化。其處理信號的主要流程是：主控制器將發(fā)送往標簽的數據傳輸至AS3991，經過編碼、載波

87、調制后，由RFOPX與RFONX兩端差動輸出至射頻功率放大器PA，經PA放大后的信號通過隔離器由天線發(fā)送出去。經天線接收的信號通過隔離器后輸送到AS3991的輸入MIXS_IN，由AS3991進行混頻、增益、濾波和數字化后得到數字信號，再送給MCU處理。</p><p>　　AS3991與MCU 的通信接口既支持并行連接，也支持串行連接，其初始化在MCU</p><p>　　控制下通過并行

88、接口完成，之后根據初始化設定的工作模式選擇通信方式。在支持ISO18000-6B協(xié)議的直通模式下AS3991只能輸出串行的數據流信息，而解碼、校驗則由MCU完成。</p><p>　　圖3-3 射頻模塊AS3991</p><p>　　3.3 時鐘電路的設計</p><p>　　DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它

89、可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個31×8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。DS1302的引腳排列,其中Vcc，Vcc2

90、給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器;其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數據傳送的方法。當RST為高電平時，所有的數1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS13

91、02由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電</p><p>　　為串行數據輸入輸出端(雙向)，SCLK為時鐘輸入端。 </p><p><b>　　圖3-4 時鐘電路</b></p><p>　　3.4 USB接口電路</p><p>　　USB接口電路主要為系統(tǒng)提供數據下載和上傳，即與上位機進行數據交換的作用。USB

92、收發(fā)器配置內容包括收發(fā)器使能/禁止、上拉電阻使能/禁止及器件速度選擇（全速或低速）。當位SPEED =‘1’時，USB0工作在全速USB方式，片內上拉電阻（如果被使能）出現(xiàn)在D+引腳。當位SPEED =‘0’時，USB0工作在低速USB方式，片內上拉電阻（如果被使能）出現(xiàn)在D-引腳。寄存器USB0XCN的位4~0用于收發(fā)器測試。上拉電阻只在有VBUS信號時被使能。</p><p>　　本系統(tǒng)采用的USB控制器具有

93、以下特性：</p><p>　　1. 符合USB規(guī)范2.0版 </p><p>　　2.全速(12Mbps)或低速(1.5Mbps) </p><p>　　3. 集成時鐘恢復電路；無需外部晶體 </p><p><b>　　4.支持8個端點 </b></p><p>　　5.1KB USB緩存 &

94、lt;/p><p>　　6.集成收發(fā)器，無需外部電阻</p><p>　　圖3-5 USB接口電路</p><p>　　3.5 外部存儲電路</p><p>　　串行EEPROM中，較為典型的有ATMEL公司的AT24CXX系列和AT93CXX等系列產品。簡稱I2C總線式串行器件。串行器件不僅占用很少的資源和I/O線，而且體積大大縮小，同時具有工

95、作電源寬、抗干擾能力強、功耗低、數據不易丟失和支持在線編程等特點。</p><p>　　AT24C02是美國 ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 EEPROM，它是內含256×8 位存儲空間，具有工作電壓寬（2.5～5.5V）、擦寫次數多（大于10000次） 、寫入速 度快（小于10ms）等特點。AT24C02中帶有片內尋址寄存器。每寫入或讀出一個數 據字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個

96、存儲單元的操作。所有字節(jié)都 以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8字節(jié)的數據。各引腳功能如下： SCL：串行時鐘。在該引腳的上升沿時，系統(tǒng)將數據輸入到每個 EEPROM 器件，在 下降沿時輸出。 SDA：串行數據。該引腳為開漏極驅動，可雙向傳送數據。 A0、A1、A2：器件/頁面尋址。為器件地址輸入端。 WP：硬件寫保護。當該引腳為高電平時禁止寫入，當為低電平時可正常讀寫數據。 VCC：電源。一般輸入+5V電壓。

97、VSS：接地。</p><p>　　圖3-6 外部存儲電路</p><p>　　3.6 提示電路的設計</p><p>　　本電路的作用是實現(xiàn)：當上電復位時、成功讀取標簽時、系統(tǒng)發(fā)生錯誤時通過不同的提示提示音來報警。</p><p><b>　　圖3-7提示電路</b></p><p><b

98、>　　3.7 復位電路</b></p><p>　　復位電路有兩種，上電自動復位和按鍵手動復位。如果是上電復位，上電瞬間，電壓VCC短時間內從0V上升到3V3，這一瞬間相當于交流電，電容相當于導線，3V3的電壓全部加在1K電阻上，也就是說，這時RST的電平狀態(tài)為高電平。但是從上電開始，電容自己就慢慢充電，其兩端電壓呈曲線上升，最終達到3V3，也就是說其正端電位為3V3，負端電位為0V，其負端也就

99、正好是RST，此時RST為低電平，單片機開始正常工作。添加按鍵是為了手動復位，一般那個小阻值電阻可以不加。當按鍵按下時，電容兩端構成回路并放電，使RST端重新變?yōu)楦唠娖?，按鍵抬起時電容又充電使RST變回低電平。即使按下按鈕的動作較快，也會使按鈕保持接通達數十毫秒，所以，可以滿足復位的時間要求。</p><p><b>　　圖3-8 復位電路</b></p><p>　

100、　3.8 電源電路的設計</p><p>　　電源電路旨在通過AS1340_TDFN8D（電源提高轉換器）和AS1326A_TDFN10(直流—直流升壓轉換器)等芯片滿足系統(tǒng)多個芯片的供電要求為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，而且很好解決了需要接入多個電源的問題。</p><p>　　圖3-10RFID系統(tǒng)電源電路</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計</p>

101、;<p>　　4.1系統(tǒng)程序結構設計</p><p>　　電子標簽的碰撞：電子標簽的碰撞主要分為兩類，第一類是當讀寫器發(fā)出讀標簽命令是，多個標簽被激活同時響應并把每個標簽的數據發(fā)送給標簽，而讀寫器每次只能識別一個標簽，這就照成了多個標簽在同一信道中的沖突，即多個標簽之間的碰撞。第二類是當標簽進入讀寫器的范圍時，多個讀寫器同時發(fā)出命令激活標簽，標簽發(fā)送它儲存的數據而被多個閱讀器同時接受照成的碰撞，即多

102、個閱讀器自檢的碰撞。</p><p>　　標簽的碰撞算法一直是提升超高頻RFID系統(tǒng)可靠性的瓶頸。而單獨依靠硬件無法解決這一問題，因此多種防碰撞算法被逐漸的提出來。</p><p>　　4.1.1系統(tǒng)軟件主流程圖</p><p>　　圖4-1 讀寫器主流程圖</p><p>　　4.2 標簽防碰撞算法介紹</p><p&g

103、t;　　為了減少標簽的碰撞，多個標簽防碰撞協(xié)議已經被提出來。這些協(xié)議主要分為三類：基于ALOHA的、基于樹的和基于計數器的協(xié)議。本文主要研究基于ALOHA的算法。</p><p>　　圖4-2 防碰發(fā)生的原理示意圖</p><p>　　4.2.1 基于ALOHA的協(xié)議</p><p>　　基于ALOHA的標簽協(xié)議是根據運行于概率方式下的一種后退機制?；贏LOHA的

104、協(xié)議試圖錯開識別區(qū)域內標簽的響應時間?；贏LOHA的協(xié)議比較簡單，且性能比較正常。但是它們會出現(xiàn)標簽饑餓問題，因此由于標簽的響應會互相碰撞導致它可能永遠無法識別。ALOHA協(xié)議根據不同的標準液可以分為其他幾類。</p><p>　?。?.ALOHA協(xié)議</p><p>　　ALOHA協(xié)議是最簡單的基于ALOHA的標簽防碰撞協(xié)議。當閱讀器請求標簽回應它的ID號時，在識別區(qū)內的每個標簽會自己

105、選擇一個隨機的回退時間，在這個回退時間之后，把標簽的ID號發(fā)送給閱讀器。如果在標簽ID號的發(fā)送期間沒有碰撞發(fā)生，此ID將會被閱讀器成功的識別，被識別ID號的標簽將停止對閱讀器的響應。否則，標簽會重復的選擇一個隨機的后退時間，發(fā)送它的ID號，知道ID號被閱讀器識別為止。</p><p>　　2.時隙ALOHA協(xié)議</p><p>　　在時隙ALOHA協(xié)議中，隨機的回退時間必須是多個預先設置的

106、時間間隙。而時隙時間經常被設置成為一個時間周期，這個時間必須足夠的長，可以使標簽發(fā)送完它的ID號，并使閱讀器識別到這個ID號。閱讀器需要為識別區(qū)內的所有標簽同步時隙時間。如果在一個時隙時間。如果在一個時隙時間內，只有一個標簽傳輸它的ID號，那么閱讀器可以正確的識別，被識別的ID號的標簽將停止對閱讀器的響應。否則，標簽會重復的選擇一個隨機的后退時間，發(fā)送它的ID號，直到ID號被閱讀器識別為止。</p><p>　　

107、圖4-3 時隙算法示意圖</p><p>　　3.幀時隙ALOHA協(xié)議</p><p>　　幀時隙ALOHA協(xié)議中，整個識別過程被非為一系列的幀，每個幀具有多個時隙具有多個時隙。在接收閱讀器的請求命令時，每個標簽只在某個幀期間隨機選擇的一個時隙內響應。如果在時隙中只有一個標簽響應，閱讀器可以成功的識別標簽。沒有成功被識別的標簽會在下一個幀中再次選擇一個時隙來發(fā)送它的ID號。當沒有標簽響應時