基于自主标准的UHF RFID读写器基带系统设计

发布时间：2017-06-22 19:14

  本文关键词：基于自主标准的UHF RFID读写器基带系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：RFID(Radio Frequency Identification,无线射频识别)技术是一种可实现非接触通信的自动识别技术,其广泛应用于物流、仓储、交通运输等领域。UHF (Ultra High Frequency)频段RFID即超高频RFID技术因其相对于其他频段RFID技术具有识别距离远和识别速度快等特点而成为当前RFID技术研究的主流。随着UHF RFID技术应用的不断发展,国外包括EPC在内的各种标准协议日益完善,但是国内缺少相关的统一标准协议支撑,这种局面阻碍了我国超高频RFID技术的研究和产业发展。2013年,我国发布了首个具有自主知识产权的UHF RFID标准协议《信息技术射频识别800/900MHZ空中接口协议》,这为我国相关科研单位在UHF RFID技术领域独立自主的研究与应用提供了强有力的技术支撑。本文正是在研究我国UHF RFID自主标准协议的基础上,设计和实现了符合自主标准协议的UHF RFID读写器的基带系统。主要内容包括读写器基带系统的硬件部分设计、软件系统设计和基带系统性能的测试,其中硬软件设计主要分为逻辑控制设计和数字信号处理设计两大部分。首先,在硬件设计方面,由于目前尚无一种符合自主标准协议的集成射频芯片来满足基带性能的设计要求,所以本文提出了MCU+FPGA的数字基带系统设计方案。其中MCU负责逻辑控制单元,FPGA负责基带系统的数字信号处理单元。MCU作为逻辑控制单元的核心,主要负责控制单元中协议层、应用层、驱动层的功能实现,完成了MCU的外设接口如以太网、USB等接口电路的设计。FPGA部分主要负责基带系统的数字信号处理,在具体实现方面,完成了前向链路的DAC电路和返向链路的ADC电路设计。设计采用分立器件搭建的方式来完成读写器数字基带部分的硬件设计,这也是设计中的重难点和创新点,这种方式具有设计灵活,可扩展性好,可实现低成本应用等优点。其次,在系统软件设计方面,本文在分析了自主标准协议的基础上,实现了基于32位MCU的逻辑控制单元的软件架构设计,包括读写器与标签、读写器与上位机的正常通信。在数字信号处理单元的软件设计中,实现了基于FPGA的发射链路和接收链路的软件架构,其主要为符合自主标准协议的前向链路的TPP编码单元和返向链路的FM0解码单元设计。在TPP编码部分,为将系统的码间串扰降到最低,使得发射链路的信号达到最优状态,设计主要采用查表法来实现TPP编码端的矩形波成形设计。最后,在系统测试方面,通过基带系统与射频前端系统的联合测试,对采集到的测试数据进行分析。同时通过上位机查看读写器与标签通信的信息反馈,验证了基带系统软硬件设计的合理性。
【关键词】：超高频RFID 自主标准协议 分立器件 数字基带
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 课题研究背景与意义12-13
• 1.2 RFID国内外发展现状13-15
• 1.2.1 国外发展现状13-14
• 1.2.2 国内发展现状14-15
• 1.3 论文主要研究内容和结构安排15-17
• 1.3.1 论文的研究内容15-16
• 1.3.2 论文的结构安排16-17
• 第二章 UHF RFID读写器原理及自主标准协议分析17-23
• 2.1 无线通信原理17-18
• 2.2 UHF RFID读写器的系统组成18
• 2.3 RFID国际标准18-19
• 2.4 RFID自主标准协议分析19
• 2.5 物理层概述19-23
• 2.5.1 标签识别层概述20-21
• 2.5.2 会话和盘点标志概述21-22
• 2.5.3 标签状态机22-23
• 第三章 读写器基带系统的硬件设计23-38
• 3.1 基带硬件总体设计方案23-24
• 3.2 逻辑控制模块设计24-29
• 3.2.1 STM32F207最小系统设计24-26
• 3.2.2 USB接口电路设计26-27
• 3.2.3 以太网接口电路设计27-28
• 3.2.4 看门狗复位电路设计28-29
• 3.3 基带数字信号处理部分电路设计29-34
• 3.3.1 FPGA处理器电路设计29-30
• 3.3.2 ADC链路设计30-32
• 3.3.3 DAC链路设计32-34
• 3.4 电源电路设计34-36
• 3.5 读写器PCB板设计实现36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 读写器基带系统的软件设计38-56
• 4.1 基带数字信号处理单元软件架构38-39
• 4.2 TPP编码设计与实现39-43
• 4.2.1 TPP编码方式39-40
• 4.2.2 矩形波成形设计40-41
• 4.2.3 TPP编码模块设计41-43
• 4.3 FMO解码设计与实现43-46
• 4.3.1 FMO码编码方式43-45
• 4.3.2 FMO解码模块设计45-46
• 4.4 逻辑控制单元软件设计46-54
• 4.4.1 驱动层软件设计47-48
• 4.4.2 协议层软件设计48-52
• 4.4.3 应用层软件设计52-54
• 4.5 上位机单元设计54-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 读写器基带系统的测试56-60
• 5.1 系统测试方案与测试环境搭建56-57
• 5.2 基带系统的测试57-59
• 5.2.1 基带信号发射链路的测试57-58
• 5.2.2 基带信号接收链路的测试58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 论文总结60-61
• 6.2 未来展望61-62
• 参考文献62-65
• 硕士期间研究成果及参与项目65-66
• 致谢66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 ;五厂商联合呼吁民族产业采用自主标准[J];通讯世界;2009年04期

2 尚昭;;四方结义力促“大联盟” 中国正式启动标准反攻[J];IT时代周刊;2005年21期

3 alfa;;中国蓝光挑战国际蓝光[J];移动信息;2009年09期

4 华民;自主标准获整体响应 喜忧参半须加倍努力 中国3G谁主沉浮[J];电视技术;2002年12期

5 传蜀;;3G时代光通信机遇何在?[J];现代传输;2008年01期

6 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张米尔;姜福红;;创立标准的结盟行为及对自主标准的作用研究[A];第四届中国科学学与科技政策研究会学术年会论文集（Ⅰ）[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 杨兆清;闪联涉足数字音乐 自主标准求解产业化[N];经济观察报;2006年

2 刘婷;拥有自主标准才能真正自主[N];中国计算机报;2006年

3 辛时;自主标准发展前景广阔[N];经济日报;2008年

4 辛时;自主标准具有更大发展空间[N];经济日报;2008年

5 文/高丽华;“自主标准”如何出牌？[N];计算机世界;2004年

6 陶陶然;自主标准应体现普及价值[N];经济视点报;2007年

7 本报记者 陶春;自主创新的着眼点[N];学习时报;2008年

8 刘晓明;为自主标准应用创造良好环境[N];中国电子报;2008年

9 本报记者 黄海邋本报通讯员 陈艺文;靠自主标准赢得市场话语权[N];南通日报;2007年

10 本报记者 修荣腾;中国标准引领强国战略[N];通信信息报;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 赵伟;基于自主标准的UHF RFID读写器基带系统设计[D];浙江理工大学;2016年

2 姜福红;标准联盟的运行机制及对自主标准创立的作用[D];大连理工大学;2009年

3 孙云云;创新驱动的自主标准产业化模式研究[D];大连理工大学;2011年

  本文关键词：基于自主标准的UHF RFID读写器基带系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：472828