UHF读写器设计中的FM0解码技术

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    RFID(radio frequency identification)技术是指以识别和数据交换为目的,利用感应、无线电波或微波进行非接触双向通信的自动识别技术,利用这种技术可以实现对所有物理对象的追踪和管理。2006年EPC global(全球产品电子代码管理中心)纳入ISO/IEC 18000-6C标准,批准了新标准EPC Gen2,用于900 MHz左右的UHF的RFID技术规范,现在被我国作为第1类第2代UHF RFID 860 MHz-960 MHz通信协议。UHF频段RFID系统具有读写速度快、存储容量大、识别距离远、成本低、尺寸小等特点,更适合未来物流、供应链领域的应用,也为实现“物联网”提供可能。因此超高频RFID系统的发展是当今RFID系统发展的重点。这里所提出的UHF读写器是基于EPC Gen2标准来实现的,阅读器对标签的读写是通过发送射频能量和对回波检测来实现的,其中由标签返回给阅读器数据发送采用FM0编码格式。

1 FMO编码原理
   
FM0(即Bi-Phase Space)编码的全称为双相间隔码编码。在一个位窗内采用电平变化表示逻辑。如果电平从位窗的起始处翻转,则表示逻辑“1”。如果电平除了在位窗的起始处翻转,还在位窗中间翻转则表示逻辑“O”。根据FM0编码的规则可以发现无论传送的数据是0还是1,在位窗的起始处都需要发生跳变,如图1所示。


    根据EPC Gen2协议规定,从标签接收刭的数据都是FM0编码格式,是以前同步码开始的,前同步由2部分构成:前12个前导零与之后的6位特定位。需要注意的是在前同步码中有1位发生了偏移(即应发生相转化但实际上没有),表示为“V”,用于区分前同步码与数据码,前同步码之后为收到的数据,如图2所示。



2 UHF读写器读写原理
   
根据EPC Gen2标准,该UHF读写器属于半双工通信,遵循读写器先发言(RTF)原则,即标签是否需要返回信号建立在有没有接收到并正确解调出读写器发来的指令。系统开始工作时,先由读写器通过射频模块进行调制,发出一系列的读标签指令,当标签进入读写器响应区域时,接收到射频能量,开始解调读写器的指令,只有正确得到读指令后,标签才会将自己的ID信息等数据通过反向散射方式回发给读写器。读写器将收到的反向散射信号解调成基带信号之后再送到处理器中进行解码处理。
    标签主要由射频接口(天线、数据调制、解调、电源电路)、控制逻辑及EEPROM存储器3个模块构成,调制解调模块完成对发送接收信号的调制解调,能量检测电路通过天线线圈接收到电压后给控制中心提供稳定的电压。控制逻辑由冲突检测、读写控制、存取控制、EEPROM接口控制和RF接口控制部分组成,主要负责处理与外部通信协议和与读写EEPROM。