RFID技術已成為21世紀十大新技術之一，而且每年都在高速增長，推動RFID的產業前進。鐵路運輸作為國民經濟的一個重要部門，在加大基礎建設的同時，加快鐵路信息化、現代化建設的步伐是真正形成鐵路經濟、技術實力增長點的必由之路。鐵道部已開展鐵路車號自動識別系統的建設，該系統能夠及時準確地采集列車車次、車號和到發信息，能加快實現全路貨車、機車、列車、追蹤管理，滿足現代鐵路運輸管理系統對列車、車輛等基礎信息的需求，最終實現運輸作業管理現代化、網絡化和資源共享，使鐵路運輸早日實現現代化管理。一列列車有2種標簽，機車標簽和貨車標簽，它們采用不同的編碼方式，而機車可以處于列車頭部或尾部，也可以是雙機車，因此要求能夠快速、準確地識別出2種標簽。本文介紹了一種利用單片機捕獲功能自適應地識別出兩種標簽。

　　1 鐵路貨車標簽的識別原理

　　1.1 機車標簽的編碼方式

　　機車標簽返回給閱讀器的數據幀由幀頭(見圖1)和數據2部分組成。

　　機車標簽數據“0”和“1”采用FM0編碼方式，時間寬度都為25μs。FM0編碼是一種雙相編碼(Bi-Phasespace)，目前正越來越廣泛地應用于RFID領域的各類系統中。FM0編碼用每個位時鐘周期的電平變化來攜帶信息，“1”定義為電平保持;“0”定義為電平變化。FM0編碼波形如圖2所示，相對FSK編碼，其編碼特征如下：邏輯“1”的物理編碼為“11”或"00”;邏輯“0”的物理編碼為“10”或“01”;信息速率為40Kb/s;每個標簽的內容含幀頭總共占用128個信息位，因此傳輸一個標簽的內容至少需要3.2ms的時間。

　　1.2 貨車標簽編碼方式

　　貨車標簽數據由128個比特組成。標簽被激活后，對數據進行編碼，加幀頭，形成數據幀信號，采用反向散射原理(ASK調制信號)將數據發送給閱讀器。幀頭形式見圖3。標簽的數據編碼形式見圖4所示。標簽返回數據速率為10Kb/s;返回整個數據幀，包括幀頭，需13ms。

　　1.3 識別系統

　　鐵路列車標簽識別系統由以下幾個部分組成，見圖5。

　　(1)電子標簽：為無源電子標簽，附著在機車或貨車底部;

　　(2)天線：埋設在鐵軌的枕木之間，通過射頻電纜與閱讀器相連。

　　(3)閱讀器：放置在鐵路旁邊的機柜里，通過通信線與上位機相連。

　　(4)上位機：放置在鐵路旁邊的機柜里，通過通信線與鐵路控制中心相連。

　　(5)磁鋼：放置在鐵軌上，檢測列車是否到達。

　　當列車到達時，磁鋼檢測到列車后，通知上位機，上位機命令閱讀器開始識別標簽，閱讀器對標簽數據進行識別，并將識別的數據上傳給上位機。

　　2 自適應識別原理

　　標簽被閱讀器發射的微波信號激活后，將連續不斷、周而復始返回標簽中的數據幀發送給閱讀器，經閱讀器解調電路后，標簽數據幀信號送入單片機的端口I/O，見圖6，單片機可采用邊沿觸發的捕捉方式捕獲標簽信號脈沖寬度。由圖1和圖3可知，機車標簽和貨車標簽的幀頭波形不一樣，單片機根據捕獲到的幀頭波形，就可確定正在識別的標簽是哪一種。知道標簽種類后，單片機據此可解碼相應標簽數據。

　　2.1 邊沿觸發的捕捉方式

　　根據C8051F126單片機的邊沿觸發捕捉功能可知，CEXn引腳上出現的有效電平變化導致PCA0捕捉PCA0計數器/定時器的值，并將其裝入到對應模塊的16位捕捉/比較寄存器(PCA0CPLn和PCA0CPHn)。PCA0CPMn寄存器中的CAPPn和CAPNn位用于選擇觸發捕捉電平變化的類型：低電平到高電平(正沿)、高電平到低電平(負沿)或任何一種變化(正沿或負沿)。當捕捉發生時，PCA0CN中的捕捉/比較標志(CCFn)被置為1，并產生一個中斷請求(如果CCF中斷被允許)。當CPU轉向中斷服務程序時，CCFn位不能被硬件自動清除，必須用軟件清0。

　　2.2 同步特征信號

　　為了建立單片機能夠識別的特征信號，將不同寬度的波形用不同的值表示。由圖1～圖4可知，2種標簽共有3種寬度的波形，用二進制數01表示12.5μs的波形，10表示25μs的波形，11表示37.5μs的波形。這樣，機車標簽幀頭的特征信號為十六進制0xE6D，貨車標簽幀頭的特征信號為0x555555A。機車標簽數據“0”的信號為0x5，數據“1”的信號為0x2。貨車標簽數據“0”的信號為0xA55，數據“1”的信號為0x55A。

　　2.3 識別步驟

　　(1)檢測標簽幀頭，流程如圖7所示。

　?、佼斬涇囯娮訕撕灡婚喿x器發射的微波信號激活后，將連續不斷地、周而復始地返回標簽中的數據幀。也就是同一張標簽多次返回它的數據幀。

　?、诋攩纹瑱C捕獲到上述3種脈沖寬度之一時，用01，10或11記錄相應信號的波形。

　　③當累計捕獲脈沖組成幀頭信號且滿足0xE6D時，確定識別的標簽代表機車。

　　④當累計捕獲的脈沖組成幀頭信號且滿足0x555555A時，確定識別的標簽代表貨車。

　?、莞鶕^信息，可確定下面識別的數據為機車，還是貨車數據。

　　(2)解碼標簽數據：

　?、偃绻菣C車標簽，當單片機捕獲到12.5μs的波形時，用01表示，到25μs的波形時，用10表示。出現2個01時，解碼為“0”，出現1個10時，解碼為“1”。

　　②如果是貨車標簽，當單片機捕獲到12.5μs的波形時，用01表示，到25μs的波形時，用10表示。出現2個10和4個01時，解碼為“0”，出現4個01和2個10時，解碼為“1”。

　　3 結語

　　根據2種標簽反射信號的幀頭特點，利用單片機捕獲方法，無論機車處于列車的任何位置，均可快速、準確地識別出標簽數據。目前，采用自適應識別標簽的閱讀器在鐵路運輸系統中均得到了較廣泛的應用。