本文選題：RFID閱讀器 + 國標(biāo)��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：近年來,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,被稱為繼計算機,互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分,RFID技術(shù)也得到了廣泛關(guān)注和迅速發(fā)展。其中860-960MHz的超高頻RFID技術(shù)因具有距離遠、速度快、抗干擾能力強等優(yōu)點,在倉儲管理、物流跟蹤、自動控制等領(lǐng)域都有應(yīng)用潛力,具有廣闊的市場前景,是目前RFID技術(shù)的研究重點。為促進和規(guī)范國內(nèi)RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展,我國在2013年9月推出《信息技術(shù)射頻識別800/900MHz空中接口協(xié)議》。與國際上該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議相比,國標(biāo)在編碼方式,指令定義等方面都具有自主知識產(chǎn)權(quán)。本文以將RFID閱讀器單芯片化為目標(biāo),基于國家標(biāo)準(zhǔn)的空中接口協(xié)議,在綜合國內(nèi)外近年來UHF RFID閱讀器技術(shù)現(xiàn)有的研究成果的基礎(chǔ)上,通過對RFID閱讀器系統(tǒng)的研究和分析,提出了閱讀器系統(tǒng)設(shè)計的總體結(jié)構(gòu),并重點研究了數(shù)字基帶系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。最后將本文設(shè)計的UHF RFID閱讀器數(shù)字基帶在FPGA上實現(xiàn)和驗證。首先,詳細分析了我國新發(fā)布的超高頻空中接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),包括物理層的發(fā)射鏈路和接收鏈路,標(biāo)簽識別層,閱讀器和標(biāo)簽通信的指令及通信過程,防碰撞機制等。在此基礎(chǔ)上提出UHF RFID閱讀器設(shè)計的整體結(jié)構(gòu),并重點研究數(shù)字基帶系統(tǒng)組成,其功能模塊包括發(fā)射鏈路、接收鏈路、SPI接口和協(xié)議處理單元。隨后對數(shù)字基帶的關(guān)鍵模塊的原理和設(shè)計方法進行分析,確定設(shè)計參數(shù)。對于其中的成型濾波電路設(shè)計,本文將TPP編碼和升余弦濾波相結(jié)合,同時完成上述功能,本文設(shè)計的成型濾波電路具有濾波器階數(shù),滾降系數(shù)等參數(shù)靈活可配置、電路開銷小、延時短等優(yōu)點。因標(biāo)簽反向散射信號最大有20%的頻偏,為降低誤碼率,本文采用邊沿檢測型時鐘同步方案實現(xiàn)碼元同步。該方案性能滿足要求,具有消耗資源少、同步速度快等優(yōu)點。完成閱讀器數(shù)字基帶系統(tǒng)各電路模塊設(shè)計,包括發(fā)射鏈路的CRC校驗、FIFO、編碼和升余弦濾波、希爾伯特濾波、CIC升采樣;接收鏈路的信道濾波、自動增幅控制、時鐘同步和譯碼;SPI接口電路和協(xié)議處理單元。本文設(shè)計的閱讀器數(shù)字基帶電路完成各個模塊的功能仿真,采用Xilinx公司的FPGA芯片Virtex-5系列的XC5VLX110T實現(xiàn),使用ISE完成電路綜合,布局布線等。完成數(shù)字基帶電路的FPGA平臺驗證和測試,達到了設(shè)計預(yù)期目標(biāo)。
[Abstract]:In recent years, the Internet of things industry has developed rapidly, which is called the third wave of information industry after computer and Internet. As an important part of Internet of things (IoT) technology, RFID technology has also received extensive attention and rapid development. The UHF RFID technology of 860-960MHz has the advantages of long distance, fast speed and strong anti-jamming ability, and has the potential to be applied in the field of warehouse management, logistics tracking, automatic control and so on, so it has a broad market prospect. It is the research focus of RFID technology at present. In order to promote and standardize the development of domestic RFID industry, China launched the Radio Frequency Identification (800/900MHz) Air Interface Protocol in September 2013. Compared with the international standard agreement in this field, national standard has independent intellectual property rights in coding mode, instruction definition and so on. In this paper, the air interface protocol based on national standard is designed to make RFID reader single chip as its target. On the basis of synthesizing the existing research results of UHF RFID reader technology at home and abroad in recent years, the research and analysis of RFID reader system are carried out in this paper. The overall structure of reader system design is put forward, and the design and implementation of digital baseband system are studied. Finally, the digital baseband of the UHF RFID reader designed in this paper is implemented and verified on FPGA. Firstly, the newly issued UHF air interface protocol standards in China are analyzed in detail, including the physical layer's transmitting link and receiving link, label identification layer, the instruction and communication process of reader and tag communication, collision prevention mechanism and so on. On this basis, the whole structure of UHF RFID reader design is proposed, and the digital baseband system is studied. The function module includes transmitting link, receiving link, SPI interface and protocol processing unit. Then, the principle and design method of the key module of digital baseband are analyzed, and the design parameters are determined. For the design of shaping filter circuit, this paper combines TPP coding with raised cosine filter, and accomplishes the above functions. The shaping filter circuit designed in this paper has the parameters such as filter order, roll down coefficient and so on, which can be configured flexibly, and the cost of circuit is small. Short delay, etc. Because the label backscattering signal has a maximum frequency offset of 20%, in order to reduce the bit error rate, the edge detection clock synchronization scheme is used to realize symbol synchronization in this paper. The performance of the scheme meets the requirements, with the advantages of less resource consumption and high synchronization speed. Complete the design of various circuit modules of the digital baseband system of reader, including the CRC check FIFO of the transmission link, the encoding and ascending cosine filtering, the Hilbert filter and CIC up-sampling, the channel filtering of the receiving link, the automatic increase control, Clock synchronization and decoding SPI interface circuit and protocol processing unit. The reader digital baseband circuit designed in this paper is used to realize the function simulation of each module, which is realized by XC5VLX110T of FPGA chip Virtex-5 series of Xilinx company, circuit synthesis, layout and wiring by ISE, etc. The FPGA platform of digital baseband circuit is verified and tested, and the design goal is achieved.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN402;TP391.44

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本文編號：1924333