【正文】 2 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，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，～。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控制下通過并行接口完成，之后根據(jù)初始化設(shè)定的工作模式選擇通信方式。其處理信號的主要流程是：主控制器將發(fā)送往標簽的數(shù)據(jù)傳輸至AS3991，經(jīng)過編碼、載波調(diào)制后，由RFOPX與RFONX兩端差動輸出至射頻功率放大器PA，經(jīng)PA放大后的信號通過隔離器由天線發(fā)送出去。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(diào)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(diào)器等模塊。如果需要，可以在CPU運行時切換系統(tǒng)時鐘振蕩源。器件內(nèi)還集成了外部振蕩器驅(qū)動電路，允許使用晶體、陶瓷諧振器、電容、RC或外部CMOS時鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘。外部振蕩器也可以與4倍時鐘乘法器配合使用。時鐘恢復(fù)電路允許內(nèi)部振蕩器與4倍時鐘乘法器配合，提供全速方式USB時鐘源。 高速內(nèi)部振蕩器在出廠時已經(jīng)被校準為12MHz 177。除了POR、復(fù)位輸入引腳及FLASH操作錯誤這三個復(fù)位源之外，其他復(fù)位源都可以被軟件禁止。在設(shè)計一個多任務(wù)實時系統(tǒng)時，這些增加的中斷源是非常有用的。 擴展的中斷系統(tǒng)向CIP51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(shù)字外設(shè)中斷微控制器。射頻模塊設(shè)計中選用AS3991，外圍電路設(shè)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)。本章小結(jié)：本章主要從系統(tǒng)整個方案的設(shè)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)機進行了描述。在標簽死亡以后標簽將不會響應(yīng)任何命令。因此，使用RFID時，對安全和隱私的關(guān)注開始上升。：RFID標簽包含識別一個特定物體的信息。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。這意味著密碼保護沒有實現(xiàn)，或者是沒有被激活。：標簽可以使用一個可選的密碼設(shè)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。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)。：開放狀態(tài)是訪問命令專門使用的兩個狀態(tài)之一。確認狀態(tài)與回復(fù)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(fù)位。確認狀態(tài)是訪問命令（讀和寫命令）的網(wǎng)關(guān)狀態(tài)。在這個時間之后，標簽將會自動的回到仲裁狀態(tài)。接收到帶有正確的RN16的ACK是標簽從回復(fù)狀態(tài)轉(zhuǎn)入到確認狀態(tài)。閱讀器接收不到RN16的可能原因有：j兩個以上的標簽在發(fā)送RN16時發(fā)生碰撞；k射頻信號干擾了RN16；l閱讀器錯過了RN16信號。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。：回復(fù)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。在此狀態(tài)下的標簽等待他們的時隙計時器達到0為止。當隨機數(shù)不為0是，標簽會發(fā)送仲裁狀態(tài)。查詢命令包含了標簽選擇一個隨機數(shù)載入到時隙計數(shù)器的參數(shù)。閱讀器使用查詢回合來獲得大量標簽的EPC號碼。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。如果標簽先前沒有死亡，那它會在上電后進入準備狀態(tài)。另一個標上電時可以進入的狀態(tài)是死亡狀態(tài)。Gen2支持兩種類型的調(diào)控：振幅調(diào)控（ASK）和移像鍵控（PSK）調(diào)制。這兩個通信鏈路的具體特性都是由閱讀器控制。在Gen2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讀器的鏈路。 物理層通信特性 Gen2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。這些命令用來讀取在閱讀器范圍內(nèi)所有標簽的EPC序號。 Gen2使用特性的概述Gen2協(xié)議使用最普遍的特性是清單命令。其中一個最流行的協(xié)議就是EPC Gen2協(xié)議。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(diào)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?？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(shè)計簡單，總體成本低，設(shè)計時要注意的事項少。片上PA具有高達20dBm的輸出功率，片上VCO和PLL可產(chǎn)生840MHz960MHz的振蕩頻率。收發(fā)模塊支持自動生成幀頭和CRC校驗碼，組裝成幀的數(shù)據(jù)塊通過片上的24字節(jié)FIFO寄存器傳輸?shù)缴衔粰C系統(tǒng)中。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。 C8051F340 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖22為C8051F340的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖22 C8051F340主控器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 射頻收發(fā)芯片選型方案AS3991是一款高集成度的射頻芯片。大大提高了系統(tǒng)的運行速度，得以適應(yīng)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。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1224MHz。具有與8051兼容的高速CIP．51內(nèi)核，單片機處理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(yīng)用晟廣泛的單片機種類。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(shù)據(jù)的處理和與后臺應(yīng)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(yīng)用中。 主控器的選擇方案微控制器的功能主要有：與后臺應(yīng)用管理軟件進行通信，執(zhí)行應(yīng)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(shù)據(jù)進行加密和解密，對鍵盤或者顯示設(shè)備等其他外部設(shè)備的控制。：天線的作用就是產(chǎn)生磁通量，為有源標簽提供能量，激活標簽，在讀寫設(shè)備和標簽之間傳送信息。：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(jù)需要的模式選擇開啟或者關(guān)閉射頻讀寫功能。同時還考慮了防碰撞電路的設(shè)計。：發(fā)送通道包括編碼器、調(diào)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(shù)據(jù)。各部分的作用簡述如下。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(shè)計中應(yīng)該選取功能比較全面、集成度比較高的芯片。從整體感知了解RFID系統(tǒng)。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。第二章RFID系統(tǒng)方案的設(shè)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?？稍诓惶鎿Q原有體系的情況下完成系統(tǒng)升級。EPC系統(tǒng)建立在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)上，并可與互聯(lián)網(wǎng)所有可能的組成部分協(xié)同工作。采用公用的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，避免了系統(tǒng)復(fù)雜性，大大降低了系統(tǒng)的成本。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(shù)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(wù)方面有物品編碼配置管理與目標命名業(yè)務(wù)兩部分；軟件方面標準也分應(yīng)用層事件(與物流倉儲管理相關(guān)的數(shù)據(jù)采集與刷新等)和EPC信息業(yè)務(wù)層事件(與物品信息對應(yīng)的信息描述)兩部分。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。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。ISO/IEC 180007 定義了工作在433MHz頻率的有源RFID設(shè)備的空中接口通信協(xié)議，用于單品管理應(yīng)用方面，典型的讀取距離超過1米。ISO/IEC 180006 提供了工作頻率860~960MHz的空中接口參數(shù)。ISO/IEC 180004 ，主要應(yīng)用于貨品管理領(lǐng)域。此標準中標簽分為A和B兩個類型。ISO/IEC 180001 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(shù)，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。主要關(guān)注基本的模塊構(gòu)建、空中接口和涉及到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及實施問題。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(shù)政策白皮書》，正式確立了我國RFID技術(shù)的地位。相對于國外在RFID方面技術(shù)標準的發(fā)展來看，我國起步比較晚，差距還比較大。技術(shù)標準定義不同種類的硬件和軟件如何設(shè)計，如符號、射頻識別技術(shù)、IC卡標準等；數(shù)據(jù)內(nèi)容標準定義從電子標簽輸出的數(shù)據(jù)流的含義，提供數(shù)據(jù)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(zhì)量、測試規(guī)范等標準；應(yīng)用標準定義實現(xiàn)某個特定應(yīng)用的技術(shù)方法，如船運標簽、產(chǎn)品包裝標準等。應(yīng)用系統(tǒng)一般與計算機網(wǎng)絡(luò)體系連接，網(wǎng)絡(luò)體系的各層結(jié)構(gòu)由各種RFID中間件控制和訪問。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。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。讀寫器主機主要那個實現(xiàn)讀取信號的控制及射頻信號的產(chǎn)生。標簽除了能夠被讀?。≧ead）外，也可以被寫入（Write）、鎖定(Lock)、殺死(Kill)。標簽?zāi)軌虼鎯τ嘘P(guān)物體的屬性、狀態(tài)、編號等信息。當標簽獲取的能量足夠時，標簽芯片被激活，并根據(jù)讀寫器的詢問指令完成相應(yīng)的動作，將芯片上存儲的標簽信息通過反向散射調(diào)制的方法發(fā)射給讀寫器。圖11標簽一般由標簽天線和標簽芯片組成。 RFID技術(shù)系統(tǒng)的組成