为了保证能对此信号进行正确的解码、校验,要求解码电路的采样频率足够高。当采用MCU进行解码时,由于采样是在指令控制下进行,同时还要实现采样同步、采样数据记录保存等功能,所以要求MCU的指令周期应小于tw/32,这样才能保证接收码流信息不会丢失。在设计读写器时选择MCU的型号为LPC2142。
3 电子标签响应信号的接收与解码 电子标签的每个响应信号均由下列域组成:静默状态(无调制的射频载波)、返向帧头、数据信息、以及CRC-16码。图2所示为电子标签的响应信号组成。
电子标签的响应信号经AS3990/AS3991混频、放大、滤波、数字化后,输出的波形即为图2(b)、图2(c)所示的波形。响应信号的静默除段输出为低电平,实际上就是没有有效信号,这时通过MCU的采样端口对其进行监视,一旦出现跳变信号则说明有电子标签的响应信号到来(当然也有可能是干扰信号),于是启动采样解码程序,对信号进行判别,对到来的有效信号进行采样、记录、解码。
由于电子标签只有在收到读写器的命令信号之后才会做出响应,因此MCU采样端口的监测程序,只有在读写器发出命令后一段有限时间(小于1 ms)内才需要启动。此时采样解码程序可以100%占用CPU资源。考虑到MCU的运算速度,为了保证在接收过程中不发生数据丢失,在一帧数据的接收过程中,MCU对接收端口的信号只进行采样、记录保存,只有当一帧信息全部接收完以后才进行校验计算与分析,以确定接收到一帧数据的完整性与有效性。
电子标签响应信号帧头的格式是固定的,通过对帧头信号波形宽度的采样、测量可以确定响应信号的数据传输速率,也可以判别一帧数据的有效性。帧头信号一个编码的宽度与同帧内数据段一位数据编码的宽度是相等的。从前面的计算可知,帧头信号一个编码的高电平宽度可小到tw(即2.7 μs),由于测量没有附加另外的硬件,直接由MCU完成,因此要求MCU具有相对较高的时钟频率,也就是较小的指令周期,以确保测量的精度。通过测量可以确定,帧头信号一个编码的宽度,包含n个MCU的时钟周期,也就是说本帧数据段数据位的宽度为n,其值应大于32个指令周期所包含的时钟周期数。在获取了数据位的时间宽度以后,MCU便可以对它进行周期性(同步)的采样、记录,直到接收到一帧完整的数据为止。
4 总体设计 图3所示为读写器的设计框图。发送数据经AS3990/AS3991
编码、载波调制后,由RFOPX与RFONX两端差动输出至射频功率放大器PA,经PA放大后的信号通过隔离器由天线发送出去。经天线接收的信号通过隔离器后输送到AS3990/AS3991的输入端MIXS-IN,由AS3990/AS3991进行混频、增益、滤波、数字化后得到数字信号,再送给MCU处理。AS3990/AS3991与MCU的接口既支持并行连接,也支持串行连接;AS3990/AS3991的初始化在MCU的控制下通过并行接口完成,之后根据初始化设定的工作模式选择并行或串行通信方式;在支持ISO18000-6A/B协议的工作模式下,AS3990/AS3991只能输出串行的
数据流信息,解码、校验须由MCU完成;而在支持ISO18000-C协议的工作模式时,解码、校验AS3990/AS3991均已完成,MCU只需要以并行或串行的方式接收数据即可。读写器天线设计则根据读写距离的需要采用基于PCB板的微带天线方案或专用外接天线方案。读写器与外部的数据通信则设置了USB接口和RS232接口。如果有需要,也可以通过选用不同型号的MCU方便地支持以太网接口或其他类型的总线接口。
本读写器的设计方案简单、调试方便,因而可以大大缩短开发周期。经使用测试证明,采用上述方案设计的读写器,标签读取速度快,误读、漏读率低,具有良好的稳定性和可靠性。
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