基于MCU+FPGA模式的RFID读写器设计

2010-03-12 21:08:42来源: 维库开发网

      射频识别技术RFID是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感和电磁耦合)传输特性,实现对被识别物体的自动识别,射频识别系统一般由两部分组成,射频标签(Tag)和射频读写器(Reader)。在RFID应用中,电子标签附着在被识别物体上,当带有射频标签的被识别物品进入读写器的可识读范围内,读写器自动以无接触方式将射频标签中约定的信息读取出来,从而实现自动识别物品和收集物品标志信息的功能。

  RFID技术在生产、零售、物流和交通等行业有着广阔的应用前景 。为解决后勤物资在请领、运输、分发等环节中的可视化动态监控问题,在军事物流领域广泛使用RFID技术,其基本用法是在仓库、码头、车站、重要交通路口安装布设射频读写器网络节点,当装有射频标签的军事物资通过时,相关的物资信息、运输信息和安全信息被自动采集并上传,实现了后勤物资保障供应链的可视化监控。

1 射频读写器功能要求

  射频读写器用于远距离读写射频标签内部存储的各类信息.考虑在运输途中的物资监控能力.要求射频读写器适应于野外工作环境.设计可靠的抗干扰和保护措施 射频读写器主要性能要求如下:

  (1)全向的射频标签识别、读写功能;

  (2)高速的数据处理能力:

  (3)多样化的数据通信接口设计:

  (4)能够适应高速运动状态下的射频标签快速识读:

  (5)使用于交/直流供电场合,考虑车载化设计;

  (6)完善地抗干扰,防雷击、浪涌措施;

  (7)软件中间件开发、配置、运行方便、快捷。

2 读写器结构组成

  根据功能需求,射频读写器的设计主要由控制模块、射频收发模块、天线单元、通讯接口模块和电源模块五部分组成.如图1所示。控制模块以NXP公司 LPC23系列高性能ARM7嵌入式微控制器(MCU)为核心。内置μC/OS—II多任务操作系统.构成实时多任务高速数据处理平台,通过外围电路实现了射频控制、空中协议、数据存储、以太网协议和串口通讯等功能。

  射频读写器介于射频标签和软件中间件之间,是数据链路层和媒体接入层协议栈的主要承载者.要求有高速、大容量数据处理能力和实时多任务控制能力。为此,读写器设计了32位高速MCU+FP—GA+IxC/OS—II多任务操作系统构成的嵌入式实时多任务处理平台。该平台可靠、稳定,且具有外围接口丰富和可扩展性好等特点。有效保证了信息的快速采集、处理和交换射频收发模块完成载波产生、空中信令调制/解调功能,天线单元的两个天线相互垂直交叉布置。通过小型射频电缆与射频收发电路相连.实现读写田器全向收发射频信号的功能。通信接口模块提供RS232、RS485和以太网3种通信接口。电源模块为软硬件系统运行提供了可靠的交直流供电保障。

3 硬件系统设计

3.1 基于PowerPC体系的MCP860T嵌入式处理器

  在射频读写器的硬件系统设计中,嵌入式微处理器的性能无疑是影响整个设备性能的一个关键因素。根据系统的功能和性能需求,经过论证比较,MCU采用了 NXP公司的32位LPC2387 ARM7微控制器,最好工作频率达到了72MHz,可实现数据的高速吞吐传输,系统具备较强的快速响应能力。 LPC2387是一款外围资源丰富的控制器.集成512KB Flash Rom.98KB SRAM.硬件可加密程序代码空间,最大限度地保护开发者的知识产权,保证了军事应用的安全性 该控制器共集成8类15个串行通信接口。包括1路10/100Mb/s Ethernet.工业级PHY.1路 USB2.0全速(12Mb/s)数据接口,2路CAN接口,4个UART控制器(UART1符合16C550工业标准,UART3支持IrDA模式), 3路高速I2C总线,最高数据传输速度为400kb/s.1路PS。1路SPI和2路带缓冲的SSP总线 丰富的接VI满足了数据通信和外围扩展的需要: LPC2387支持SD/MMC接口,为大量配置信息和临时物资信息的存储提供了保障 该控制器的工作温度为-40~C~+85~C,LQFP100封装,满足了军事应用的宽工作温度、小体积尺寸的要求。另外,LPC2387提供了看门狗定时器、4个32位定时器/计数器和丰富的GPIO资源。

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关键字:RFID  射频读写器  MCU  FPGA

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2010/0312/article_536.html
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