摘要：在分析RFID的物流倉儲(chǔ)管理應(yīng)用背景的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)所用標(biāo)簽進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明，提出了一種RFID讀寫器設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了RFID讀寫器硬件和軟件模塊。其中，硬件模塊設(shè)計(jì)主要包括接收/發(fā)送模塊、對(duì)外接口模塊、控制模塊和供電管理模塊；軟件模塊設(shè)計(jì)主要包括主程序設(shè)計(jì)和防沖突程序設(shè)計(jì)兩部分。
RFID(Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別)技術(shù)是一種利用無線射頻通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離識(shí)別的非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。與現(xiàn)代物流領(lǐng)域普遍使用的條碼技術(shù)相比，它在讀寫距離、保密性、智能化、環(huán)境適應(yīng)能力以及使用壽命方面都有顯著的優(yōu)勢(shì)。
目前，世界范圍內(nèi)針對(duì)RFID的物流應(yīng)用存在兩種編碼體系，一種是日本UID(Ubiquitous ID)中心提出的UID編碼體系，另一種是美國(guó)EPC(Electronic Production Code，電子產(chǎn)品代碼)環(huán)球協(xié)會(huì)提出的EPC電子產(chǎn)品編碼標(biāo)準(zhǔn)。這兩種標(biāo)準(zhǔn)在所使用的無線頻段、信息位數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域等方面都有所不同。而我國(guó)還沒有自己正式的標(biāo)準(zhǔn)，但是有關(guān)RFID在900MHz頻段應(yīng)用的電磁檢測(cè)工作已經(jīng)基本完成，我國(guó)最為關(guān)心的是I
另外，對(duì)于物流應(yīng)用來說，成本是企業(yè)最關(guān)心的問題。在滿足需要的前提下，選擇最低成本是首當(dāng)其沖的。UHF(915MHz)射頻工作距離大概在10m左右，已經(jīng)能夠滿足物流應(yīng)用的需求，而且成本要比微波段低得多。特別是UHF射頻允許采用相對(duì)較小的方向性天線，這將使讀寫器的輻射波束定向到一個(gè)特定的區(qū)域，這種特點(diǎn)使讀寫器能夠抵御來自于其他讀寫器或發(fā)射機(jī)的潛在干擾。
鑒于上述情況，為了促進(jìn)RFID系統(tǒng)在我國(guó)物流倉儲(chǔ)管理領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，本文提出了一種基于物流倉儲(chǔ)管理應(yīng)用的讀寫器設(shè)計(jì)方法。該讀寫器的設(shè)計(jì)參照 EPC標(biāo)準(zhǔn)，采用915MHz工作頻率，以某公司的RFID標(biāo)簽芯片的讀寫為目標(biāo)，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，生產(chǎn)成本低廉。
1 標(biāo)簽功能簡(jiǎn)介
本設(shè)計(jì)所采用的標(biāo)簽為工作在860MHz～960MHz的長(zhǎng)距離無源標(biāo)簽，符合IS018000-6標(biāo)準(zhǔn)，工作距離可達(dá)8.4m(具體視天線情況而定)，尤其適用于美國(guó)物流供應(yīng)鏈管理和后勤保障系統(tǒng)。該標(biāo)簽主要有如下特點(diǎn)：
(1)通過RF前端的模擬電路將天線接收能量部分轉(zhuǎn)化為電量，為內(nèi)部電路供電。
(2)內(nèi)部包含有16位CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))編碼，具有很高的數(shù)據(jù)完整性。
(3)擁有快速防沖突機(jī)制，運(yùn)用自身防沖突算法實(shí)現(xiàn)了真正的內(nèi)部沖突判斷以及防沖突。
(4)采用64位EPC編碼，且內(nèi)部包含216字節(jié)用戶自定義存儲(chǔ)空間。
當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入RF區(qū)域后，標(biāo)簽被激活。如果RF區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)簽工作能量的需要，則標(biāo)簽進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)，等待接收讀寫器發(fā)送的指令。標(biāo)簽接收以及發(fā)送的數(shù)據(jù)都將經(jīng)過CRC進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)。同時(shí)，還通過曼徹斯特編碼以及FM0編碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的保護(hù)，以此來保證數(shù)據(jù)的安全性。讀寫器通過外部命令結(jié)合標(biāo)簽內(nèi)部防沖突算法來實(shí)現(xiàn)多個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的同時(shí)讀取與寫入。
2 RFID讀寫器設(shè)計(jì)
2．1 硬件設(shè)計(jì)
RFID讀寫器應(yīng)用在倉儲(chǔ)管理中，除完成簡(jiǎn)單的射頻信號(hào)收發(fā)處理之外，還需要連接上層倉庫管理系統(tǒng)(Warehouse Management System，WMS)，將接收到的標(biāo)簽信息傳送到WMs中，以便于系統(tǒng)完成倉庫的入庫、盤點(diǎn)、出庫管理等操作。同時(shí)，將物品的貨位等信息通過WMS寫入物品標(biāo)簽。所以讀寫器總體結(jié)構(gòu)包括四個(gè)模塊：接收/發(fā)送模塊、控制模塊、對(duì)外接口模塊和供電管理模塊。射頻電路的發(fā)送和接收模塊均由射頻信號(hào)形成和信號(hào)處理兩個(gè)單元組成，射頻功率放大器對(duì)已形成的射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，線性放大器對(duì)所接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行線性放大。所選芯片如表1所示。
在射頻電路設(shè)計(jì)中，防止和抑制電磁干擾，提高電磁兼容性，是非常重要的環(huán)節(jié)。要選擇介電常數(shù)公差小的基材，并對(duì)電路的射頻部分和數(shù)字部分進(jìn)行分塊處理。射頻部分應(yīng)盡量使用SMT(表帖式)元件，減少過孔，并在表面加接地金屬屏蔽層。各模塊具體設(shè)計(jì)如下所述。
（轉(zhuǎn)載）
