基于ZigBee技术的有源RFID系统设计原理

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基于ZigBee技术的有源RFID系统设计原理基于ZigBee技术的有源RFID系统设计原理
电子电路网(www.cndzz.com) 2 ca 2-2> RF P P RTXHR SICH C112 RFN c591 PAEN 包m2 B HGM R151 图2CC2591外围电路图 与CC2430的通信接凵包括RFP, RXTXRE N PAEN EN,HGM.其中RF_P、RFN 必须与CC2430的RFP、RFN连接,分别映射到系统协议栈内部接口和寄存器。PAEN, EN使能端接CC2430的RRFG_ OUTRXTX接到CC2430的RXTX_ SWITCH,HGM 可接任意普通I/O∏。电源引脚的电容为滤波电容,同吋与电感L111构成射频负载。 CC2591和天线之间的C111,C112C113和L112L111网络相匹配,整个结构满足 RF输入/输出匹配电阻(5092)的要求,同时C112为芯片内部的PA及LAN提供直流 偏置。 R151是偏置电阳,为CC2591内部提供一个精确的偏置电流 2系统软件架构 2.1读写器与标签的通信 读写器与标签通信,首先必须有 ZigBee网络存在。这就需要系统中读写器(一般与 服务器直接串口相连)将网终建立起来,并负责地址的分配和成员的加入、节点设备数据的 更新、设备关联的维护。标签发现网络,就会请求加入网络。入网成功后,标签就与其 中读写器建立父子关系,时刻保持通信。为了降低标签功耗,标签具有定时休眠的功能。 本系统采用z- stack协议栈来完成网终的建立及路由或标签的入网,从而建立通信链 路 2网终形成 集成电路査询网(www.datasheet5.com) 电子电路网(www.cndzz.com) 读卡器上电后,将扫描 DEFAULT CHANLIST指定的道道,最后在其中之一形成网终 (根据 ZDAPP_ CONFIG_ PAN ID的值)。然后调用zDO层的初始化设备函数 ZDOInitDevice(0)设置NV网终状态: network statenv= INITDEV NEW NETWORK_STAT;最终触发网络初始化函 数,设置网络初始化事件:ZDO层任务事件处理函数对网络初始化事件进行处理,调用 ZDo StartDevice()函数,将改变设备状态为协调器启动: deystate= DEV_ COORD_ STARTING;然后调用NWK层网络形成请求函数 NLME Network- Formation Request();NWK层通过调用MAC和PHY层相关功能 网数执行一些列网终形成动作,最终形成网终。 2.12标签加入网络 标签在上电初始化以后,经过初始化设备、设置N∨网络状态、触发网络初始化函数、 设置网络初始化事件、启动设备后将改变设备状态为发现网络: deystate= DEV NWK_DIsc;调用NWK层发现网络请求函数 NetworkDiscoveryRequest():然后NWK层通过调用MAC和PHY层相关功能函数 执行一些列发现网络动作,发送发现网络消息至ZDO层。ZDO层接收到该消息后,修改 设备状态为正在加入网络 devstate= DEV NWK JOINING;NWK层通过调用MAC和PHY层相关功能函 数执行一些列请求加入网络动作,并发送加入树络指小消息至ZDO层。乙DO层任务事件 处理函数将执行处理加入网终函数: ZDApp_ ProcessNetwork]oin():修改设备状态为终端设备: devstate DE∨END_ DEVICE,改置ZDO状态改变事件: osal set event( ZDAppTaskID, zDO_ STATE CHANGE EVT);最终加入已有网络,与读卡器进行通信。 2.2读写器与有源RFID标签的软件流程图 读写器设备初始化后首先要检测是否有网络存在,这决定了读写器是作为网络的协调器 还是路山器,来完成相应的功能。标签设备初始化后,首先加入网络,再执行设胬程序,完 成传感器数据采集等功能。 在它休眠醒来或数据发送完成后,要检测一下是不是已经离开网络。如果标签远离与它 通信的读写器,它将通过孤点方式再次申请加入网络,与新的读写器建立通信。读写器与有 源RFID标签的具体工作流程如图3所示。 集成电路査询网(www.datasheet5.com) 电子电路网(www.cndzz.com) 开始 设备初始化 开始 存在网络? 建立网络,加入所有读写 是 设备初始化 加入网络 定时循环询问标签节点 向服务器发送数据 加入网络成功 监听有标签 入或离开网络 运行设备程序 更新节列列 <读写器查询?否 眠儸来 否 从寄存器读出 否 有数据转发? 胺目的地址转发数 子姒据传到 器 图3读写器与有源RFID标签的具体工作沇程。 23低功耗设计 山于标签是有源RFID低功耗设计是丰常重要的。在设计中,主要采用增加休眠时间还 减少通信流量两种方法來实现的。标签在休眠时的功耗将近为唤醒时的千分之一,在保证 监控的真确性的前提下,増长休眠时间是低功耗设计的一个車要手段。设计中用定时器1作 为定时休眠,休眠时间为105.具体实现: interrupt void T1 ISR (void) { IRCON&=~0×02;/清中断标志 counter++i if counter = 250) counter=o; timetemp=10;}//10秒到 集成电路査询网(www.datasheet5.com) 电子电路网(www.cndzz.com) PowerMode(3):Y/)进入休眼模式3 为了减少标签的通信流量,标签会记录上一次的状态(如温度变化),根据状态是否变 化来决定是否传输数据。具体实现: (oldstate! =newstate) tzb_ Senddata request( OX FFFE, REPORT_CMD_ID, pData,0,AF_ACK_ REQUEST,0);}∥/发送数据请求 else{ Overmode(3);}}//进入休眠模式3 3测试结果 在测试时,我们模拟仓库管理系统。将标签中写入了物体的具体信息(我们这里写入 ID号),并在标签上设计了温度传感器电路,用来实吋监测物体周围环境信息。读卡器 与计算机相连,通过串口显示标签的信息。串口显示如图4所示。 串口调试助手 SComAssistant v2.1 串口cN4 THEDevice ID: Ox27OB Temp: 16 C THeDevice ID: 0x27OC Temp: 17 C 波特率3840 THEDevice ID: Ox27OB Temp: 16 C 校验位无 THEDevice ID: Ox270C Temp: 17 C THEDevice ID: Ox270B Temp: 16 C 数据位8 tHeDevice ID: Ox270C Temp: 16C THEDevice ID: Ox27OB Temp: 16C 停止位 ◎关闭串口 请空接收区接收区 停止显示 自动清空 厂十六进制显示 图4测试显示结果 4结语 本文基于 ZigBee技术设计了种作频段为2.4GHz的有源RFID系统。改善了目 前RFID系统识别距离短,组网不灵活,抗干扰能力差的缺点。详细地介绍了整个系统的 开发流程。但是此系统中标签价格仍然昂贵,只适合于贵重物体跟踪等少数场合。随着技 术水平的不断提高,生产出价格低廉,集成度史高的射频芯片,使得芯片体积更小,价格更 低,此系统便可以得到广泛应用。 集成电路査询网(www.datasheet5.com)

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jiegod 缺少实际一点的东西
2014-02-20
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