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提出一種主動式RFID標簽的設計方案，實現了主動式RFID標簽的低成本、長距離、防沖突、電池供電、長壽命。

RFID讀寫器正常情況下一個時間點只能對磁場中的一張RFID卡進行讀或寫操作，但是實際應用中經常有當多張卡片同時進入讀寫器的射頻場，讀寫器怎么處理呢?讀寫器需要選出特定的一張卡片進行讀或寫操作，這就是標簽防碰撞。

符號時間的中間跳變在接收同步信號時非常重要，尤其當多個卡片都處于RFID的閱讀器的操作范圍之內時的防沖突檢測過程更為重要。然而

在當前的許多RFID應用中，設備制造商不一定能決定客戶采用什么收發器，特別是收發器芯片。因此，為了最大程度地提高自己在某個特定項目中中標的機會，設備制造商必須提供這樣的讀卡器，要么它能支持市場上盡可能多的收發器芯片，要么它本身至少是比較容易定制的。了要求其能支持一系列協議、標準和收發器外，客戶對讀卡器可能還有其它功能性方面的要求，如高性能、防沖突、遠/近感應距離、移動性及功耗。但在單個讀卡器中很難同時滿足如此之多的要求。為了滿足所有這些要求，制造商可能需要提供一系列可滿足不同要求的讀卡器。

本文對基于MSP430F2012和nRF24L01的有源RFID標簽的設計進行了詳細的介紹。對2款芯片的低功耗性能進行了分析并提出了自己的低功耗設計方案;結合了RFID定位的特點，介紹了有別于一般以識別為主要目的的標簽的設計方法，分析了其軟件設計流程;針對一般空間內被識別目標眾多且常處于移動狀態的特點，介紹了系統的防沖突能力。

本文介紹了有源標簽的設計理念出發，針對煤礦井下一般小范圍空間RFID定位的需求，根據低功耗、高效率的原則進行RFID標簽的設計。系統在硬件上采用了單片機和nRF24L01射頻芯片的低功耗組合;軟件上則結合了RFID定位的特點，介紹了有別于一般以識別為主要目的的標簽的設計方法，并分析了其軟件設計流程以及簡單的防沖突能力。通過良好匹配的天線，本設計有效讀取距離可達幾十米，足以應付一般空間內定位的需求。

1 引 言 　　射頻識別(RFID)技術作為一種新興的自動識別技術，近年來在國內外得到了迅速發展。目前，我國開發的RFID產品普遍基于中低頻，如二代身份證、票證管理等。在超高頻段我國自主開發的產品較少，難以適應巨大的市場需求以及激烈的國際競爭。超高頻(UHF)標簽是指工作頻率在860～960 MHz的RFID標簽，具有可讀寫距離長、閱讀速度快、作用范圍廣等優點，可廣泛應用于物流管理、倉儲、門禁等領域。為適應市場需求，本文以EPC C1G2協議為主，ISO/IEC18000.6為輔，設計了一種應用于超高頻標簽的數字電路。 　　2 UHF RFID標簽的工作原理 　　射頻識別系統通常由讀寫器(Reader)和射頻標簽(RFID Tag)構成。附著在待識別物體上的射頻標簽內存有約定格式的電子數據，作為待識別物品的標識性信息。讀寫器可無接觸地讀出標簽中所存的電子數據或者將信息寫入標簽，從而實現對各類物體的自動識別和管理。讀寫器與射頻標簽按照約定的通信協議采用先進的射頻技術互相通信，其基本通訊過程如下。 　　(1)讀寫器作用范圍內的標簽接收讀寫器發送的載波能量，上電復位; 　　(2)標簽接收讀寫器發送的命令并進行操作; 　　(3)讀寫器發出選擇和盤存命令對標簽進行識別，選定單個標簽進行通訊，其余標簽暫時處于休眠狀態; 　　(4)被識別的標簽執行讀寫器發送的訪問命令，并通過反向散射調制方式向讀寫器發送數據信息，進入睡眠狀態，此后不再對讀寫器應答; 　　(5)讀寫器對余下標簽繼續搜索，重復(3)、(4)分別喚醒單個標簽進行讀取，直至識別出所有標簽。 　　3 UHF RFID標簽的結構及系統規格 　　UHF RFID標簽的示意圖如圖1所示，由模擬和數字兩部分組成。模擬電路主要包括天線、喚醒電路、時鐘產生電路、包絡檢波電路、解調電路和反射調制電路;數字部分主要實現EPC通信協議，識別讀寫器發出的命令并執行，如實現多標簽閱讀時的防沖突方法、執行讀寫器發送的讀寫命令、實現讀寫器和標簽的通訊過程以及對輸出數據進行編碼等。協議規定的標簽系統規格如表1所示。 　　 　　圖1 UHF RFID標簽的示意圖 　　表1 UHF RFID標簽系統規格 　　 　　4 標簽數字電路的設計方法 　　4.1 電路的整體系統設計 　　經過對協議內容的深入研究，本文采用Top.down的設計方法，首先對電路功能進行詳細描述，按照功能對整個系統進行模塊劃分;再用VHDL硬件描述語言進行RTL代碼設計并進行功能仿真;功能驗證正確后，采用EDA工具，

根據ISO18000-6C標準，采用EP1C6Q240FPGA以及模擬射頻分立元件，經過總體設計、PCB板設計與實現、代碼設計、仿真與下載，以及系統調試后，完成了基于FPGA的板級標簽的軟、硬件設計與實現。該系統通過測試，已能夠正常工作，讀寫性能優異，并實現了防沖突功能。在此基礎上可以進一步提高其安全性和可靠性，所設計的標簽數字電路RTL代碼能夠直接應用到標簽芯片開發中，為下一步設計出符合該標準的電子標簽芯片提供了有力的保證。

針對超高頻（UHF）RFID標簽群快速運動通過讀卡器的情景進行了研究，分析了ISO/IEC 180006 Type C類防沖突算法的具體實現過程。結果表明，當UHF RFID標簽群在快速運動通過讀卡器范圍時，會產生新舊標簽競爭現象。部分標簽一段時間內不被識別，然后離開讀卡器識別范圍，導致“漏讀”，造成系統不可靠。在Type C類防沖突算法的前提下，提出了兩種解決方案。

該方案在硬件上采用了MSP430F2012單片機和nRF24L01射頻芯片的低功耗組合;軟件上則結合了RFID定位的特點，有別于一般以識別為主要目的的標簽的設計方法，并分析了其軟件設計流程以及簡單的防沖突能力。通過良好匹配的天線，本設計方案有效讀取距離可達幾十米，足以應付一般空間內定位的需求。

本文介紹了有源標簽的設計理念出發，針對煤礦井下一般小范圍空間RFID定位的需求，根據低功耗、高效率的原則進行RFID標簽的設計。系統在硬件上采用了MSP430F2012單片機和nRF24L01射頻芯片的低功耗組合;軟件上則結合了RFID定位的特點，介紹了有別于一般以識別為主要目的的標簽的設計方法，并分析了其軟件設計流程以及簡單的防沖突能力。通過良好匹配的天線，本設計有效讀取距離可達幾十米，足以應付一般空間內定位的需求。

RFID(Radio Frequency IdentifICation)技術是利用射頻通信實現的一種非接觸式自動識別技術。擁有廣闊的發展前景和巨大的市場潛力。本文介紹了RFID技術的原理、特點，深入分析了信號傳輸時所采取的反方向散射的調制方式，影響傳輸距離的因素，最后介紹了在遠程RFID自動識別系統中的讀寫沖突和防沖突算法，更好的解決了遠程RFID系統存在的沖突問題。

該方案在硬件上采用了MSP430F2012單片機和nRF24L01射頻芯片的低功耗組合;軟件上則結合了RFID定位的特點，有別于一般以識別為主要目的的標簽的設計方法，并分析了其軟件設計流程以及簡單的防沖突能力。通過良好匹配的天線，本設計方案有效讀取距離可達幾十米，足以應付一般空間內定位的需求。

摘要：設計并提出一種高頻射頻識別系統讀寫器設計的新方案。讀寫器采用MF RC500射頻讀寫芯片，以FPGA作為處理器，符合ISO/IECl4-443標準，工作頻率為13.56MHz，讀寫距離為10cm左右。給出了讀寫器硬件系統的組成和軟件工作流程，對同時讀取多張卡的情況進行了分析，實現了防沖突算法。

摘要：RFID(Radio Frequency Identification)技術是利用射頻通信實現的一種非接觸式自動識別技術。擁有廣闊的發展前景和巨大的市場潛力。本文介紹了RFID技術的原理、特點，深入分析了信號傳輸時所采取的反方向散射的調制方式，影響傳輸距離的因素，最后介紹了在遠程RFID自動識別系統中的讀寫沖突和防沖突算法，更好的解決了遠程RFID系統存在的沖突問題。

介紹了EPC CLASS-1/Gen-2 RFID標準所采用的關鍵技術及其特點。作為第二代得到廣泛廠商支持的RFID標準，Gen-2標準吸收了其他RFID相關標準的最新成果，在射頻頻段選擇、物理層數據編碼技術及調制方式、防沖突算法、標簽訪問控制和隱私保護等關鍵技術方面進行了改進，以適應標簽低處理能力、低功耗和低成本的要求，使得Gen-2標準在性能上比第一代EPC RFID標準有了顯著提高。

高頻的ISO14443A使用這種防沖突機制，其原理是基于卡片有一個全球唯一的序列號。比如Mifare1卡，每張卡片有一個全球唯一的32位二進制序列號。顯而易見，卡號的每一位上不是“1”就是“0”，而且由于是全世界唯一，所以任何兩張卡片的序列號總有一位的值是不一樣的，也就說總存在某一位，一張卡片上是“0”，而另一張卡片上是“1”。

本文設計的讀卡器系統以PICl6F7x單片機作為主控芯片，選用MIFARE S50卡片，讀卡器與卡片間以106kbps速率通信，同時實現讀卡過程中的防沖突處理和對卡E2PROM塊內容的讀/寫等功能。

無線射頻識別（RFID）技術是一種非接觸式的自動識別技術。多個標簽同時應答一個閱讀器。將重點討論一種針對于UHF頻段的改良動態二進制搜索算法。使每個電子標簽在單獨的某個時隙內占用信道與讀卡器進行通信。

文中主要闡述了基于Philips 系統的RFID讀卡器的設計，并著重于軟件部分程序的設計。對初始化、發送請求、防沖突、選擇卡、三重認證、讀卡和寫卡模塊都給出了詳細的程序流程圖，并作了相應的說明。

在超高頻段, ISO/ IEC 18000-6 標準中6B 多用于交通領域, 而6C 主要用于物流、生產管理和供應鏈管理領域。分析了ISO/ IEC 18000-6 C 標準, 基于此標準設計了一種超高頻射頻識別讀寫器。詳細闡述了讀寫器的軟硬件設計, 其中硬件設計主要包括射頻發送電路、射頻接收電路和數字基帶處理電路。讀寫器軟件設計中敘述了整體設計結構、基于概率、槽計數器的防沖突算法、發送接收鏈路的數據編解碼設計、16 bit CRC 校驗以及讀寫器對標簽操作命令流程。

RFID 系統主要由三部分組成， 即電子標簽（tag）、讀寫器（reader） 以及天線（antenna）， 是一種非接觸式的自動識別系統。隨著RFID系統的不斷增多， 多個電子標簽同時將信號送入一個讀寫器的讀寫通道必然會產生信道爭用問題， 如何減少數據碰撞從而快速有效的在規定時間內讀取出所有電子標簽的信息成為一個難點。

設計并提出一種超高頻射頻識別系統讀寫器設計的新方案。該讀寫器采用Intel R1000收發器芯片、w78E365微控器，符合Is0 18000—6c和EPC global Gen 2標準，工作頻率為860～960 MHz，讀寫距離在2～10 m之間。同時給出讀寫器硬件系統的組成和軟件工作流程，并針對同時讀取多張卡的情況進行分析，實現了防沖突算法。該讀寫器支持SSB一ASK和DSB-ASK雙重調制方式，可根據需要改變使用天線的單、雙模式。

介紹了 RFID 技術及其產業的現狀，對 RFID 產業未來的發展做了分析和預測。最后，結合中國實際對如何發展中國自己的RFID產業提出了一些建議。

UCODE HSL 是目前唯一的一款能夠工作在UHF 及微波段2.45GHz 的高集成度RFID 無源電子標簽芯片, 并且具有防沖突及沖突仲裁技術。本文著重從內部結構、數據處理機制及基本命令等幾個方面論述了UCODE HSL 的工作原理, 并闡述了它在海關進出車輛自動識別管理系統上的具體應用。

介紹了非接觸式IC卡的概念和TYPE B非接觸式IC卡的工作原理;詳細分析了TYPE B防沖突協議的基本工作原理,舉例分析了防沖突循環的工作過程;最后,在非接觸式IC卡芯片上實現了防沖突協議,實際應用證明系統運行正確。

本文設計的這種有源電子標簽外形美觀，功耗低，防碰撞性能良好，識別距離為100 m以上；可以應用于巖土加固工程中錨桿注漿現場數據的采集記錄，也可用于車輛出入信息采集與控制，以及地下礦井人員定位等系統。

文中介紹了RFID系統及RFID讀寫器，論述了基于DSP技術的RFID讀寫器設計方法。在描述RFID系統組成的基礎上，給出了讀寫器的軟硬件設計流程。重點闡述了RFID讀寫器的防沖突設計。該讀寫器已應用于門禁系統中，實際應用結果表明其性能良好。

針對密集讀寫器環境下的RFID讀寫器沖突情況，提出了一種通過中央計算機集中控制讀寫器分時操作來避免讀寫器沖突的方法，并設計了基于退火策略的混沌神經網絡算法進行讀寫器時隙分配的求解。首先，根據平面圖著色問題與讀寫器防沖突問題的相似性，確定四時隙分時操作的防沖突原理；然后采用二維Hoeld神經網絡建立四 時隙分配問題模型，并構造了滿足沖突約束條件的神經網絡能量函數；最后，通過引入混沌機制和模擬退火策略進行問題求解以使得算法具有較好的搜索能力和收斂速度。與現有的分布式防沖突算法相比，該方法能夠保證讀寫器具有更多的掃描標簽時間和更高的標簽掃描頻度。仿真實驗結果表明用該算法求解讀寫器防沖突問題是可靠的、高效的。

改進后的二進制防沖突算法能夠將射頻區域內的多個應答器準確地識別出來，并且使系統的傳輸數據量和傳輸時間大大減少，有效節省了傳輸信道，這是其他算法難以達到的。因此，改進后的二進制防沖突算法比其他算法更準確、更高效地解決射頻識別系統中的標簽應答數據沖突問題。

無線射頻識別系統要實現同時閱讀現場多個RFID 標簽的關鍵技術在于找到防沖突算法來解決RFID 標簽發送數據的沖突問題。本文首先對基于時隙ALOHA 的各種防沖突算法進行研究比較和分析，然后給出仿真結果；接著，說明各種不同的標簽預測方法和信息幀設置調整方法對系統響應時間和識別效率的影響；最后，針對自適應調整方法的防沖突算法及其實現方案進行了進一步仿真分析。