设计了基于ISO18000-6C标准的USB2.0数据通信协议便携式射频读写器。以Altera EP1C3T144为核心控制器、CC1100为RF收发器、CH372为USB接口器件,组成了该硬件系统。经测试,系统收发频率为889 MHz,最高数据传输速率为240 kbps,天线发射功率为1.1 dBm,读写器稳定传输距离为1 m,数据传输准确,系统读写稳定可靠,抗干扰能力强,适用于各种复杂EMI环境。
本文主要探讨了基于FPGA实现的便携式超高频RFID读写器的设计与实现,该系统遵循ISO18000-6C标准,并采用了USB2.0数据通信协议。这种读写器具备高性能和良好的抗干扰能力,适用于各种复杂的电磁环境。
核心控制器采用Altera公司的Cyclone系列FPGA——EP1C3T144,其拥有丰富的I/O口、逻辑单元和RAM资源,支持高速数据传输和多种I/O标准。RF收发器选择的是CC1100芯片,能够进行889 MHz的收发操作,最大数据传输速率可达240 kbps,天线发射功率为1.1 dBm,保证了稳定的读写距离达到1米。
系统结构包括FPGA最小系统、USB串行总线接口电路以及RF信号收发电路。FPGA最小系统中,除了FPGA本身,还包括JTAG配置电路、系统时钟、数据存储、显示以及电源电路。数据存储部分使用了EEPROMCAT24WC02芯片,通过I2C总线与FPGA交互。USB接口则由CH372芯片提供,实现了与PC的高速数据传输。RF信号收发电路则由CC1100芯片处理,通过SPI总线与FPGA通信,负责微波信号的收发。
RFID系统的工作原理包括前向链路和后向链路,两者均采用半双工通信方式,使用ASK调制和特定的编码方式(前向链路采用PIE码,后向链路采用Miller码),并引入CRC-16校验以确保数据的准确性。读写器通过USB设备枚举与上位机进行HID人机接口设备的识别和数据交换。
RFID读写器在系统中起到关键作用,它可以获取射频标签的ID号,并对指定标签进行读写操作。在通信过程中,读写器先获取标签的ID,然后对符合条件的标签执行读写操作。整个系统通过特殊的防冲突算法和校验机制,确保了在复杂电磁环境下数据传输的稳定性和可靠性。
总体而言,这款基于FPGA的便携式超高频RFID读写器设计巧妙,集成了高效的硬件组件,具有较高的数据传输速率和良好的抗干扰性能,为RFID技术在物流、电子支付、资产管理等多个领域的广泛应用提供了坚实的技术基础。