通信与网络中的基于FPGA的RFID系统解码模块设计
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2020-12-04
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通信与网络中的基于通信与网络中的基于FPGA的的RFID系统解码模块设计系统解码模块设计
RFID技术(radio frequency identification)是一种非接触式智能识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获
得相关信息。 整个识别过程无需人工介入，可同时识别多个对象并可以识别高速运动的物体，操作简单，
广泛应用在车辆自动识别系统、物流管理与监控、仓库管理、门禁系统以及军事等领域。 RFID系统由三
部分组成：读头、天线和电子标签，如图1所示。 其中读头是整个系统的核心部分，控制整个识别过程中
与标签之间的通信，并提供与后台计算机的接口。天线用来发送射频信号给电子标签，并把电子标签响应的数
据
RFID技术(radio frequency identification)是一种非接触式智能识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获得相关信
息。
整个识别过程无需人工介入，可同时识别多个对象并可以识别高速运动的物体，操作简单，广泛应用在车辆自动识别系
统、物流管理与监控、仓库管理、门禁系统以及军事等领域。
RFID系统由三部分组成：读头、天线和电子标签，如图1所示。
其中读头是整个系统的核心部分，控制整个识别过程中与标签之间的通信，并提供与后台计算机的接口。天线用来发送
射频信号给电子标签，并把电子标签响应的数据接收回来。电子标签存储着目标的信息，它进入识别区域时被天线发送的射频
信号激活，然后向读头返回应答，从而完成一次识别。
本文要介绍的解码模块是基于ISO／IEC15693标准设计的，实现了从带干扰的返回信号(此信号已经去掉载波)中精确的
提取标签信息的功能。此设计直接影响识别的准确性。
1 ISO／／IEC15693协议协议
ISO／IEC15693协议是国际化标准组织制定的关于射频识别技术的一项标准，工作频率为13.56MHz，电子标签属于无
源标签。协议详细描述了射频识别技术的信号调制方式、读头向标签发送数据的编码方式、标签返回数据的编码方式以及各种
指令包格式和应答包格式。协议还介绍了电子标签的防冲撞机制。本文中的标签返回数据的解码模块就是以此协议为基准设计
的，下面详细介绍标签向读头返回数据的格式。
电子标签首先将原始数据(digital bits，即要返回的标签信息)进行曼彻斯特编码(manchester bits)，然后再用编码后的数
据信息以FSK方式调制到低速率的子载波423.75kHz和484.28kHz信号上(RF Bits FSK)，即曼彻斯特码的高电平部分使用
484.28kHz方波信号表示，低电平部分使用423.75kHz方波信号表示。最后再由子载波调制到13.56MHz的载波上，以此方式
回传给读头。返回信号编码及子载波形式如图2所示。
为了达到数据的传输同步，电子标签在曼彻斯特码的起始和结尾分别加入帧头和帧尾，帧头部分为11100010，用
423.75kHz和484.28kHz信号调制后如图3所示。帧尾部分为01000111，与帧头的顺序完全相反，调制后如图4所示。
2 解码模块的结构及其实现原理解码模块的结构及其实现原理
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