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一種手持式超高頻RFID閱讀器的設計

2014-12-13 18:34:23彭梅,鄭步生
現代電子技術 2014年23期
關鍵詞:設計

彭梅,鄭步生

摘 ?要: 設計了一種基于AS3992的手持式超高頻RFID閱讀器。閱讀器的射頻收發電路由AS3992內部集成的射頻模擬前端和協議處理系統構成,基帶控制由S3C2440建立的最小系統實現。對AS3992射頻模塊電路進行了介紹,針對天線設計了阻抗匹配電路,對S3C2440外圍電路進行了設計,同時設計了Linux系統下各硬件的驅動程序以及應用程序,最后對設計的閱讀器進行了測試分析。結果表明,閱讀器能支持ISO/IEC 18000?6C協議,并且具備了可手持、發射頻率可調、功能易擴展等特點,滿足智能物聯網市場的需求,有非常好的應用前景。

關鍵詞: 無線射頻識別; ISO/IEC 18000?6C; AS3992; Linux; 超高頻閱讀器

中圖分類號: TN710.6?34; TP391.4 ? ? ? ? ? 文獻標識碼: A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號: 1004?373X(2014)23?0080?04

Design of a handheld UHF RFID reader

PENG Mei,ZHENG Bu?sheng

(College of Electronic Information Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China)

Abstract: A handheld UHF RFID reader was designed based on AS3992. Reader′s RF transceiver circuit is composed of RF analog front?end and protocol processing system, which are integrated in AS3992. The baseband is controlled by minimum system established by S3C2440. In this paper, AS3992 RF module circuit is introduced in detail. The impedance matching circuit for antenna, peripheral circuits for S3C2440, as well as drive program and application program for hardwares under Linux system were designed. The reader was tested and analyzed. The results show that the reader which can support the ISO/IEC 18000?6C protocol has the characteristics such as handheld, frequency adjustment and easy expansion of function. The reader which can meet the intelligent IoT market′s demand has very good prospects.

Keywords: RFID; ISO/IEC 18000?6C; AS3992; Linux; UHF reader

0 ?引 ?言

RFID(Radio Frequency Identification)是一種利用射頻信號通過空間耦合原理來實現非接觸信息傳遞的技術。RFID可以在低頻、高頻、超高頻、微波等頻段工作,其中超高頻頻段RFID具有識別距離遠、讀取快等顯著特點,具有很高的研究和應用價值[1]。目前常見的超高頻閱讀器均為固定式閱讀器,如文獻[2?5]所述。而隨著應用場合對手持式閱讀器的需求越來越大,手持式閱讀器必將成為一種趨勢。目前關于手持式閱讀器的文獻資料相對較少,文獻[6]設計的手持式閱讀器其射頻部分采用Chipcon公司的CC1100芯片實現,該芯片沒有集成ISO/IEC 18000?6C協議,重新實現該協議不僅工作量大,而且不能完全滿足協議射頻鏈路的要求;此外該論文沒有涉及到基于Linux系統的應用程序設計以及電源供電等方面的內容。

基于以上現狀,本手持式閱讀器采用完全集成ISO/IEC 18000?6C協議的AS3992芯片進行設計,閱讀器的開發難度和復雜度都有所降低,而且有助于提高系統穩定性。本閱讀器采用3.7 V鋰電池供電,解決了手持式閱讀器電源供電問題。閱讀器可通過UART串口與PC機通信,通用性強;同時用戶也可直接通過顯示屏上的應用程序對閱讀器進行操作,非常便利。

1 ?手持機方案設計

手持式超高頻RFID閱讀器系統分為應用層、操作系統層以及底層硬件。應用層由應用程序和超高頻模塊程序構成;操作系統層移植了Linux系統,通過開發硬件驅動程序驅動底層硬件;底層硬件包括主控模塊和超高頻讀/寫模塊,其中超高頻讀/寫模塊包括RFID基站芯片及其外圍電路、RFID天線、電子標簽等。閱讀器工作流程為主控制器通過接收用戶在手持機應用程序上設置的命令,控制RFID基站芯片對電子標簽進行讀/寫,讀取結果可實時顯示在LCD顯示屏上,同時標簽信息將被存入存儲器或者通過UART接口存儲到PC機上。系統總體硬件框圖如圖1所示。

<;E:\2014年23期\2014年23期\Image\20t1.tif>;

圖1 系統總體硬件框圖

2 ?硬件設計

2.1 ?主要芯片選取

閱讀器主控制器選用三星公司的微處理器芯片S3C2440。該芯片采用ARM920T內核,具有高性能、低成本和低功耗等特點,其核心處理器包含了MMU(內存管理單元),可移植Linux操作系統,有助于整個系統的功能擴展。

超高頻讀寫模塊選用奧地利微電子公司的超高頻RFID閱讀器專用芯片AS3992作為RFID基站芯片。AS3992內部集成了完整的射頻信號調制/解調模塊、高性能 VCO,CRC碼校驗模塊、6C協議支持模塊等。

2.2 ?主控制器與外圍電路設計

主控制器及其外圍電路主要包括S3C2440最小系統[7]、存儲模塊、顯示模塊、S3C2440與AS3992通信模塊、電源模塊。存儲模塊分為主存儲器和輔助存儲器,主存采用SDRAM類芯片HY57V561621F,輔存包括NAND FLASH類芯片K9F1208和NOR FLASH類芯片SST39VF1601;其中NAND FLASH用于存放板載Linux操作系統,NOR FLASH用于存放系統引導程序BootLoader。顯示模塊采用分辨率為[800×400]的7寸LCD顯示屏。S3C2440與AS3992采用并行通信方式,S3C2440的GPIO管腳(GPG0~GPG7)與AS3992的8位數據線(IO0~IO7)相連。除此之外還有CLK,CLKSYS,IRQ,EN等信號線的連接。其中CLK為并行時鐘,CLKSYS為AS3992提供給S3C2440的參考時鐘信號,AS3992通過IRQ中斷信號以外部中斷方式通知S3C2440存取數據,EN為使能引腳。

手持式閱讀器區別于固定式閱讀器的一個關鍵點是電源模塊的設計。由于本閱讀器需要為S3C2440,AS3992,放大器等芯片提供3.3 V,4.5 V和5 V三種電壓,因此采用一節容量為4 000 mAh的3.7 V鋰電池供電,通過升壓和降壓方式來實現電壓轉換;同時采用鋰電池線性充電管理芯片BQ24070實現對鋰電池的充電管理。

2.3 ?超高頻讀/寫模塊電路設計

閱讀器發射部分主要由AS3992發射鏈路、巴倫、功率放大器、LC低通濾波器和定向耦合器組成,其結構如圖2所示。基帶數字信號寫入AS3992的FIFO寄存器,在芯片內部先后經過PIE編碼、ASK調制、濾波和信號放大等步驟;然后從AS3992芯片差分輸出到巴倫的平衡端,巴倫將功率相等相位相反的平衡信號轉換為單端不平衡信號;轉換后的不平衡信號由增益約為33 dB的功率放大器SPA?2118進行放大,通過LFCN1000低通濾波器濾除不需要的信號成分和高頻噪聲,輸入到耦合度為5 dB的定向耦合器;信號從定向耦合器的直通端經由收發一體式天線輻射出去[8]。閱讀器接收部分主要由定向耦合器、巴倫、AS3992接收鏈路部分組成。天線接收的信號,由定向耦合器的耦合端輸出,經過不平衡到平衡轉換后進入AS3992的差分接收端;AS3992內部集成了I/Q兩路結構的零中頻接收機,克服了傳統零中頻接收機的零點效應,性能可靠;信號在AS3992芯片中經過ASK解調、FM0解碼校驗等操作后,存入AS3992的FIFO寄存器。

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圖2 超高頻讀/寫模塊電路

根據ISO/IEC 18000?6C協議規定[9],閱讀器在接收標簽信息時,將不斷發射連續載波以給標簽提供能量。這樣在閱讀器接收的同時,由于硬件設計不能滿足要求,就會產生嚴重的載波泄露,從而降低接收信號信噪比,使得閱讀器識別距離下降,解調誤碼率增加,最終導致閱讀器整體性能下降。載波泄漏從硬件方面分析原因有:定向耦合器隔離度不夠造成信號從隔離端泄漏,天線阻抗不匹配導致回波損耗增大,環境反射產生載波回傳等[10]。因本系統所采用天線的特性阻抗為[(52+j8) ?Ω,]所以根據Smith圓圖原理設計實現了[π]型阻抗匹配電路[11],并用矢量網絡分析儀進行掃描測試。結果對比如圖3所示,在0.8~1.0 GHz頻段,回波損耗明顯減小,且在0.9 GHz頻點處S11(回波損耗特性參數)值降低到-55 dB。因此,本文設計的阻抗匹配電路工作在超高頻頻段(840~960 MHz)時,因天線阻抗不匹配造成的回波損耗明顯減少,有助于降低載波泄漏,從而提高超高頻閱讀器整體性能。

3 ?閱讀器軟件設計

為實現閱讀器多功能以及手持式等特點,本閱讀器在S3C2440上移植了Linux操作系統,內核版本為Linux 2.6。系統軟件設計主要包括兩個部分:第一部分是基于Linux系統應用程序及底層驅動程序設計;第二部分是超高頻模塊軟件設計。

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圖3 系統S11掃描對比圖

3.1 ?系統應用程序及底層驅動設計

由于嵌入式系統需要高性能、輕量級的GUI(圖形用戶界面)系統,因此本文移植了應用廣泛的Qt圖形庫Library 4.7,并基于該圖形庫開發用戶應用程序。應用程序主要包括三個功能:閱讀器參數設置、標簽掃描和標簽信息存儲。其中參數設置功能實現用戶與閱讀器交互,用于獲取用戶設置的頻率、掃描時間等參數;標簽掃描功能實現閱讀器與標簽的命令交互,用于標簽盤點;標簽信息存儲功能用于管理標簽信息。用戶界面程序的工作頻率參數可手動輸入,掃描時間參數可在下拉菜單中選擇,應用程序根據設定值配置相關寄存器,對閱讀器工作方式、功耗模式、編碼方式、調制方式、工作頻率等參數進行設定。其中發射頻率可調通過配置AS3992的PLL(鎖相環)等寄存器實現。用戶設置掃描開始后,閱讀器啟動標簽盤點過程,將盤點成功的標簽信息存儲并顯示在用戶界面上。

Linux系統將存儲器和外設分為3個基礎大類:字符設備、塊設備和網絡設備。字符設備是指那些必須以有序的字符流方式進行訪問的設備,塊設備可以用任意順序進行訪問。本系統底層驅動程序開發涉及的硬件包括AS3992芯片、LCD顯示屏、觸摸屏等。以上幾種硬件設備在Linux系統中均屬于一般的字符型設備,只需移植相應的串口、并口、顯示屏、觸摸屏等字符型設備驅動程序[12]。

3.2 ?超高頻模塊軟件

超高頻模塊軟件設計主要包括超高頻模塊工作模式配置、標簽盤點程序設計、功耗模式設置等。

AS3992有兩種工作模式:正常工作模式(Normal Mode)和直接模式(Direct Mode)。正常工作模式下,芯片內部完全集成ISO/IEC 18000?6C協議,主控器只需操作AS3992的24 B FIFO寄存器。此外,正常工作模式下AS3992還支持23種直接命令控制,如6C協議中需要實現的命令Query、QueryRep、ACK、ReqRN等都能通過相應的命令號實現。而直接模式下,該芯片只集成了ISO/IEC 18000?6A/B協議的射頻鏈路部分,編解碼校驗等需要在主控器中實現[13]。本文設計的閱讀器針對ISO/IEC 18000?6C協議,因此配置為正常工作模式。

閱讀器盤點標簽即閱讀器對標簽EPC碼讀取,分為單標簽盤點和多標簽盤點。由于多標簽盤點涉及到系統的防碰撞處理[14],本文重點對其軟件進行設計。本文實現的多標簽盤點程序流程如圖4所示。首先發送Select命令選擇射頻場內的標簽群,之后通過發送含有[Q]值的Query命令對標簽群啟動一個盤點周期(起始[Q]值預設為4),然后不斷發送QueryRep和ACK命令對標簽進行識別,正確識別的標簽序列號及信息被記錄在存儲器中,并在界面程序上顯示。在盤點過程中,QueryRep和ACK命令需重復執行[N]次[(N=2Q-1)]來完成一輪盤點。如果盤點結束查詢到沖突時隙數為0,則退出標簽盤點過程;否則閱讀器將根據每一輪盤點的成功時隙、沖突時隙、空時隙的數量調用防碰撞算法自動調整[Q]值,重新開始一輪盤點。

<;E:\2014年23期\2014年23期\Image\20t4.tif>;

圖4 閱讀器盤點多標簽流程

AS3992功耗模式大致分為掉電模式、正常模式和待機模式。AS3992正常工作時處于正常模式,各個模塊在此模式中都正常工作,功率消耗較大。而掉電模式和待機模式時,PLL和數據模塊都停止工作,屬于低功耗模式。AS3992三種模式的轉換通過控制芯片狀態寄存器STBY位和EN引腳的狀態實現。模式轉換方案流程為:讀/寫模塊上電后,復位EN進入掉電模式;接收應用程序指令后,置位EN進入待機模式;此后,系統不停監聽是否有標簽進入到射頻場內,若識別到標簽,則置STBY為低,進入正常模式盤點標簽;盤點完成后,置STBY為高,同時復位EN,重新進入掉電模式等待指令。該方案只在標簽位于閱讀器天線輻射場內時工作在正常模式,其余情況停留在掉電或者待機模式,有利于降低AS3992模塊的功耗。

4 ?系統測試與分析

按照《800/900 MHz頻段RFID技術應用試行規定》,通過AV4062型頻譜分析儀、增益為8 dBi的圓極化天線和符合ISO/IEC 18000?6C協議的20個標簽對本文實現的手持式閱讀器進行測試。測試內容包括閱讀器射頻參數、閱讀器對標簽的EPC碼盤點測試等。在距離閱讀器天線1 m處,測得閱讀器發射信號功率為10.0 dBm,中心頻率為866.8 MHz,頻譜如圖5所示,掃描前后應用程序界面如圖6所示,EPC碼的讀取測試結果如表1所示。

<;E:\2014年23期\2014年23期\Image\20t5.tif>;

圖5 距離閱讀器天線1 m處頻譜圖

<;E:\2014年23期\2014年23期\Image\20t6.tif>;

圖6 掃描前后應用程序界面圖

測試結果分析:由于閱讀器發射的電磁波在空間傳播時,其能量會隨著距離的增加而耗散,所以導致閱讀器的讀取成功率下降。此外,閱讀器讀取成功率還與閱讀器天線和標簽天線的特性有關。由圖5可以看出,閱讀器正常工作時頻率處于840~960 MHz之間,且能正確讀取符合ISO/IEC 18000?6C協議的標簽,證明閱讀器處于正常工作狀態,且滿足超高頻閱讀器要求。

表1 不同距離時的盤點成功次數

[距離 /m\&;1\&;2\&;3\&;4\&;5\&;盤點成功次數\&;20\&;19\&;17\&;13\&;10\&;]

5 ?結 ?語

本文設計了一種基于AS3992芯片的手持式超高頻RFID閱讀器。此閱讀器滿足ISO/IEC 18000?6C協議,可通過LCD顯示屏直接將標簽信息呈現給用戶。閱讀器采用容量為4 000 mAh的3.7 V可充電式鋰電池供電,并且發射頻率可調(840~960 MHz)。此外,閱讀器移植了Linux操作系統,使整個系統軟件運行更加合理高效,同時便于其他功能的擴展。實際測試結果表明,設計的系統滿足手持式超高頻RFID閱讀器的要求,具有重要應用價值。

參考文獻

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[5] 李占川.基于AS3992的超高頻RFID閱讀器設計與應用[D].南京:南京航空航天大學,2012.

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[10] 田龍.天線自適應阻抗匹配系統設計與實現[D].蘇州:蘇州大學,2013.

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Linux系統將存儲器和外設分為3個基礎大類:字符設備、塊設備和網絡設備。字符設備是指那些必須以有序的字符流方式進行訪問的設備,塊設備可以用任意順序進行訪問。本系統底層驅動程序開發涉及的硬件包括AS3992芯片、LCD顯示屏、觸摸屏等。以上幾種硬件設備在Linux系統中均屬于一般的字符型設備,只需移植相應的串口、并口、顯示屏、觸摸屏等字符型設備驅動程序[12]。

3.2 ?超高頻模塊軟件

超高頻模塊軟件設計主要包括超高頻模塊工作模式配置、標簽盤點程序設計、功耗模式設置等。

AS3992有兩種工作模式:正常工作模式(Normal Mode)和直接模式(Direct Mode)。正常工作模式下,芯片內部完全集成ISO/IEC 18000?6C協議,主控器只需操作AS3992的24 B FIFO寄存器。此外,正常工作模式下AS3992還支持23種直接命令控制,如6C協議中需要實現的命令Query、QueryRep、ACK、ReqRN等都能通過相應的命令號實現。而直接模式下,該芯片只集成了ISO/IEC 18000?6A/B協議的射頻鏈路部分,編解碼校驗等需要在主控器中實現[13]。本文設計的閱讀器針對ISO/IEC 18000?6C協議,因此配置為正常工作模式。

閱讀器盤點標簽即閱讀器對標簽EPC碼讀取,分為單標簽盤點和多標簽盤點。由于多標簽盤點涉及到系統的防碰撞處理[14],本文重點對其軟件進行設計。本文實現的多標簽盤點程序流程如圖4所示。首先發送Select命令選擇射頻場內的標簽群,之后通過發送含有[Q]值的Query命令對標簽群啟動一個盤點周期(起始[Q]值預設為4),然后不斷發送QueryRep和ACK命令對標簽進行識別,正確識別的標簽序列號及信息被記錄在存儲器中,并在界面程序上顯示。在盤點過程中,QueryRep和ACK命令需重復執行[N]次[(N=2Q-1)]來完成一輪盤點。如果盤點結束查詢到沖突時隙數為0,則退出標簽盤點過程;否則閱讀器將根據每一輪盤點的成功時隙、沖突時隙、空時隙的數量調用防碰撞算法自動調整[Q]值,重新開始一輪盤點。

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圖4 閱讀器盤點多標簽流程

AS3992功耗模式大致分為掉電模式、正常模式和待機模式。AS3992正常工作時處于正常模式,各個模塊在此模式中都正常工作,功率消耗較大。而掉電模式和待機模式時,PLL和數據模塊都停止工作,屬于低功耗模式。AS3992三種模式的轉換通過控制芯片狀態寄存器STBY位和EN引腳的狀態實現。模式轉換方案流程為:讀/寫模塊上電后,復位EN進入掉電模式;接收應用程序指令后,置位EN進入待機模式;此后,系統不停監聽是否有標簽進入到射頻場內,若識別到標簽,則置STBY為低,進入正常模式盤點標簽;盤點完成后,置STBY為高,同時復位EN,重新進入掉電模式等待指令。該方案只在標簽位于閱讀器天線輻射場內時工作在正常模式,其余情況停留在掉電或者待機模式,有利于降低AS3992模塊的功耗。

4 ?系統測試與分析

按照《800/900 MHz頻段RFID技術應用試行規定》,通過AV4062型頻譜分析儀、增益為8 dBi的圓極化天線和符合ISO/IEC 18000?6C協議的20個標簽對本文實現的手持式閱讀器進行測試。測試內容包括閱讀器射頻參數、閱讀器對標簽的EPC碼盤點測試等。在距離閱讀器天線1 m處,測得閱讀器發射信號功率為10.0 dBm,中心頻率為866.8 MHz,頻譜如圖5所示,掃描前后應用程序界面如圖6所示,EPC碼的讀取測試結果如表1所示。

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圖5 距離閱讀器天線1 m處頻譜圖

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圖6 掃描前后應用程序界面圖

測試結果分析:由于閱讀器發射的電磁波在空間傳播時,其能量會隨著距離的增加而耗散,所以導致閱讀器的讀取成功率下降。此外,閱讀器讀取成功率還與閱讀器天線和標簽天線的特性有關。由圖5可以看出,閱讀器正常工作時頻率處于840~960 MHz之間,且能正確讀取符合ISO/IEC 18000?6C協議的標簽,證明閱讀器處于正常工作狀態,且滿足超高頻閱讀器要求。

表1 不同距離時的盤點成功次數

[距離 /m\&;1\&;2\&;3\&;4\&;5\&;盤點成功次數\&;20\&;19\&;17\&;13\&;10\&;]

5 ?結 ?語

本文設計了一種基于AS3992芯片的手持式超高頻RFID閱讀器。此閱讀器滿足ISO/IEC 18000?6C協議,可通過LCD顯示屏直接將標簽信息呈現給用戶。閱讀器采用容量為4 000 mAh的3.7 V可充電式鋰電池供電,并且發射頻率可調(840~960 MHz)。此外,閱讀器移植了Linux操作系統,使整個系統軟件運行更加合理高效,同時便于其他功能的擴展。實際測試結果表明,設計的系統滿足手持式超高頻RFID閱讀器的要求,具有重要應用價值。

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Linux系統將存儲器和外設分為3個基礎大類:字符設備、塊設備和網絡設備。字符設備是指那些必須以有序的字符流方式進行訪問的設備,塊設備可以用任意順序進行訪問。本系統底層驅動程序開發涉及的硬件包括AS3992芯片、LCD顯示屏、觸摸屏等。以上幾種硬件設備在Linux系統中均屬于一般的字符型設備,只需移植相應的串口、并口、顯示屏、觸摸屏等字符型設備驅動程序[12]。

3.2 ?超高頻模塊軟件

超高頻模塊軟件設計主要包括超高頻模塊工作模式配置、標簽盤點程序設計、功耗模式設置等。

AS3992有兩種工作模式:正常工作模式(Normal Mode)和直接模式(Direct Mode)。正常工作模式下,芯片內部完全集成ISO/IEC 18000?6C協議,主控器只需操作AS3992的24 B FIFO寄存器。此外,正常工作模式下AS3992還支持23種直接命令控制,如6C協議中需要實現的命令Query、QueryRep、ACK、ReqRN等都能通過相應的命令號實現。而直接模式下,該芯片只集成了ISO/IEC 18000?6A/B協議的射頻鏈路部分,編解碼校驗等需要在主控器中實現[13]。本文設計的閱讀器針對ISO/IEC 18000?6C協議,因此配置為正常工作模式。

閱讀器盤點標簽即閱讀器對標簽EPC碼讀取,分為單標簽盤點和多標簽盤點。由于多標簽盤點涉及到系統的防碰撞處理[14],本文重點對其軟件進行設計。本文實現的多標簽盤點程序流程如圖4所示。首先發送Select命令選擇射頻場內的標簽群,之后通過發送含有[Q]值的Query命令對標簽群啟動一個盤點周期(起始[Q]值預設為4),然后不斷發送QueryRep和ACK命令對標簽進行識別,正確識別的標簽序列號及信息被記錄在存儲器中,并在界面程序上顯示。在盤點過程中,QueryRep和ACK命令需重復執行[N]次[(N=2Q-1)]來完成一輪盤點。如果盤點結束查詢到沖突時隙數為0,則退出標簽盤點過程;否則閱讀器將根據每一輪盤點的成功時隙、沖突時隙、空時隙的數量調用防碰撞算法自動調整[Q]值,重新開始一輪盤點。

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圖4 閱讀器盤點多標簽流程

AS3992功耗模式大致分為掉電模式、正常模式和待機模式。AS3992正常工作時處于正常模式,各個模塊在此模式中都正常工作,功率消耗較大。而掉電模式和待機模式時,PLL和數據模塊都停止工作,屬于低功耗模式。AS3992三種模式的轉換通過控制芯片狀態寄存器STBY位和EN引腳的狀態實現。模式轉換方案流程為:讀/寫模塊上電后,復位EN進入掉電模式;接收應用程序指令后,置位EN進入待機模式;此后,系統不停監聽是否有標簽進入到射頻場內,若識別到標簽,則置STBY為低,進入正常模式盤點標簽;盤點完成后,置STBY為高,同時復位EN,重新進入掉電模式等待指令。該方案只在標簽位于閱讀器天線輻射場內時工作在正常模式,其余情況停留在掉電或者待機模式,有利于降低AS3992模塊的功耗。

4 ?系統測試與分析

按照《800/900 MHz頻段RFID技術應用試行規定》,通過AV4062型頻譜分析儀、增益為8 dBi的圓極化天線和符合ISO/IEC 18000?6C協議的20個標簽對本文實現的手持式閱讀器進行測試。測試內容包括閱讀器射頻參數、閱讀器對標簽的EPC碼盤點測試等。在距離閱讀器天線1 m處,測得閱讀器發射信號功率為10.0 dBm,中心頻率為866.8 MHz,頻譜如圖5所示,掃描前后應用程序界面如圖6所示,EPC碼的讀取測試結果如表1所示。

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圖5 距離閱讀器天線1 m處頻譜圖

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圖6 掃描前后應用程序界面圖

測試結果分析:由于閱讀器發射的電磁波在空間傳播時,其能量會隨著距離的增加而耗散,所以導致閱讀器的讀取成功率下降。此外,閱讀器讀取成功率還與閱讀器天線和標簽天線的特性有關。由圖5可以看出,閱讀器正常工作時頻率處于840~960 MHz之間,且能正確讀取符合ISO/IEC 18000?6C協議的標簽,證明閱讀器處于正常工作狀態,且滿足超高頻閱讀器要求。

表1 不同距離時的盤點成功次數

[距離 /m\&;1\&;2\&;3\&;4\&;5\&;盤點成功次數\&;20\&;19\&;17\&;13\&;10\&;]

5 ?結 ?語

本文設計了一種基于AS3992芯片的手持式超高頻RFID閱讀器。此閱讀器滿足ISO/IEC 18000?6C協議,可通過LCD顯示屏直接將標簽信息呈現給用戶。閱讀器采用容量為4 000 mAh的3.7 V可充電式鋰電池供電,并且發射頻率可調(840~960 MHz)。此外,閱讀器移植了Linux操作系統,使整個系統軟件運行更加合理高效,同時便于其他功能的擴展。實際測試結果表明,設計的系統滿足手持式超高頻RFID閱讀器的要求,具有重要應用價值。

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