本系统的整体框架图如图2-1所示,系统主要是用来读取RFID标签内保存数据的RFID读写器,并且显示在电脑端。图2-2按模块可以分为这几个模块:软件模块和读写器硬件模块,软件模块是读写器的核心部分,包含通讯协议,修改密钥的算法,运用ISO 15693协议标准,可以读写符合ISO15693协议的RFID标签内保存的数据;读写器硬件模块主要包括RFID系统天线、射频模块、控制模块和标签。
图2-2 系统模块框架
2。3模块需求分析
整个软件模块通过Eclipse进行代码编写调试,MFRC500读写芯片应用,协议标准采用ISO 15693协议标准,其工作频率是13。56MHz,通信速度106Kbit/s。整个软硬件系统模块功能如下:
(1)天线:读写器和RFID芯片都有天线,RFID芯片上天线将高频振荡能量转变为电磁波能量,辐射传送到接收天线,电磁波能量被接收天线接收,最后转变成导行电磁波进行信号传递。
(2)射频模块:将射频信号转换为基带信号。
(3)控制模块:将发射信号进行编码调制处理,并且对接收信号解调解码等多种处理,执行防碰撞算法,是读写器的核心模块。
(4)软件模块:包括了核心的15693协议标准,读写器读写部份的密钥算法,通讯协议,主要程序是读写程序。
(5)标签:采用15693协议标签,与设计的读写器配套。
2。4本章小结
本章对系统实现功能的需求进行了介绍说明和分析,详述了整个设计应用的模块划分,介绍了各个模块实现的功能和实现功能所需的条件。
第三章超市盘点器硬件设计
3。1读写器硬件组成
读写器硬件包含控制模块、射频模块和天线,外加外部读取的RFID标签。模块示意图如图3-1所示。
图3-1 读写器结构框图
3。2射频模块
3。2。1射频前端的工作模式
电感耦合是交变磁场之间互相耦合,此作业模式适用于低频和高频RFID,RFID上天线呈线圈型,等同于电感,产生了交变磁场,于是RFID读写器和RFID标签便可以互相耦合。不论是读写器还是RFID标签都采用谐振电路,用来传输射频信号及能量,在读写器系统内,电容与线圈电感就无形中组成了谐振电路[10]。
3。2。2射频前端结构
由于需要使得读写器线圈产生最大的磁通,最大限量地将读写器能量输出并且输出信号,且保证信号无失真,所以一般读写器电路都是串联谐振电路[11]。其电路结构如图3-2所示,电路中,线圈天线由电感L组成,串联的电感L和电容C则构成串联谐振电路,现实运用中,由于电容C和电感L的损耗,则约等于电阻、电感和电容相串联。
图3-2 射频前段天线电路结构
3。3控制模块
3。3。1控制模块功能
读写器的核心就是控制模块,控制模块负责以下工作:
(1)与应用软件通信,并执行发来的命令;
(2)控制与电子标签的通信过程;
(3)信号编码与解码;
(4)防碰撞算法执行;
(5)电子标签与读写器之间通信和数据传输的身份认证;
(6)加密与解密传输的数据[12]。
3。3。2控制模块组成
控制模块主要由微处理器和ASIC组件组成。ASIC组件主要负责逻辑加密的过程,对读写器与电子标签之间的数据流进行加密,减轻微处理器密集计算的负担[13]。控制模块构成图如图3-3所示:
图3-3 控制模块构成
3。4读写器天线
3。4。1天线概述
无线通讯,一般由发射机,发射机天线,接收机,接收机天线组成,发射机产生高频振荡能量,由馈线传送到天线上,在天线位置从高频振荡能量转变为电磁波,并且在传输介质中传输。接收天线接收到电磁波之后,将电磁波转变成异行电磁波,并且通过馈线传送到接收机中,这就是整个无线传输的过程[14],如图3-4所示。 RFID标签超市货物自动盘点器的设计(4):http://www.youerw.com/jisuanji/lunwen_123952.html