基于物联网应用的超高频RFID阅读器设计

添加时间:2019-04-02 21:52:10

来源:

添加时间:2019-04-02 21:52:10

评分:

“物联网”的概念最早在1999年提出,具体来说是一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”:在物联网中,rfid标签携带的ID编码可以与真实世界中的任何物品相捆绑,从而使物体拥有网络上的虚拟“身份”;通过RFID标签上的ID编码,可以在网络上实时查询和动态跟踪标签所贴附物品的属性、特征及其他信息。“物联网”可以实现全球范围内物品跟踪与信息共享,大幅提高管理与运作效率,降低成本,给全球供应链的各个环节(仓储物流、生产制造、物品追踪、商业零售、公共服务等等行业)带来深层次变革。而要实现上述愿景,则必须有大量分布式的基础设施——具有联网功能的嵌入式RFID阅读器终端,才能“随时随地”的采集RFID标签信息,实现物联网的无缝全面覆盖。因此,本项目的目标就是基于PIC32技术,实现具有联网功能的嵌入式RFID阅读器终端。

  系统原理和技术特点 :

  射频识别(Radio Frequency Identity, RFID)系统主要由电子标签(tag)、阅读器(reader)和数据管理系统这三个主要部分组成,如图1【RFID系统原理】所示:

      精密抗干扰变送器.jpg

系统原理和技术特点 :

  射频识别(Radio Frequency Identity, RFID)系统主要由电子标签(tag)、阅读器(reader)和数据管理系统这三个主要部分组成,如图1【RFID系统原理】所示:


  电子标签部分又可以细分为标签天线和标签芯片两部分。每个电子标签都含有唯一的识别码,用来表示电子标签所附着的物体。当电子标签接收到阅读器的发射信号的时候,电子标签被“唤醒”,然后根据阅读器发射的指令完成相应的动作,并将响应信息发射回给阅读器。电子标签上的存储单元,可以反复读写10,000次以上。

  阅读器也可以细分为阅读器天线和阅读器两部分。阅读器通过阅读器天线发射信号“唤醒”和传送指令给电子标签,并接收标签返回的信号。在初步滤波、处理信号之后,完成对电子标签信息的获取和解析,将有用的数据通过网络和数据管理系统交互。

  数据管理系统主要完成数据信息的存储及管理。数据管理系统可以由简单的本地软件担当,也可以是集成了RFID管理模块的分布式ERP管理软件。

  RFID系统的通信过程是阅读器给RFID标签信息和获得标签上信息的过程。由于RFID标签本身无电源,所以必须依靠从阅读器发送的射频信号中获得的能量,即所谓的波束供电技术。而标签获得能量仅够供给标签本身使用,没有多余的能量可供射频信号源工作,必须利用无源反射调制技术来实现RFID阅读器与标签之间的通信。无源反射调制技术就是在RFID系统的整个通信过程中,只存在一个发射机,即阅读器。而RFID标签在应答过程中对阅读器发射的连续波射频信号进行调制,再将已调制的射频信号反射回去,被阅读器接收解码,完成信息传递功能。波束供电技术和无源反射调制技术是反射调制式RFID系统的两大关键技术。

  由图2【RFID系统技术特点】所示,UHF频段反射调制式RFID系统主要包括RFID阅读器和RFID标签两个部分,两者之间通过阅读器天线和标签天线建立无线信道通信。


  RFID系统通信的按照时序先后大致可分为两个阶段:

  第一阶段:阅读器将基带发射信号调制到载波上,发送给标签;标签从载波中获取能量,并解调阅读器发射的基带信号,得到阅读器发出的指令。

  第二阶段:阅读器连续发射无调制的载波用以提供标签持续工作的能量,以及标签反射调制需要的载波;标签根据接收的阅读器指令内容,将标签的返回信息反射调制到来自阅读器的连续载波上,传输给阅读器。阅读器接收到标签返回信号后,解调出所需的基带信号。

  软件流程介绍(允许的格式 doc,pdf,vsd,rar,zip):


  项目背景

  21世纪以来,RFID技术在全世界迅猛发展,应用层次愈来愈多元化。尤其是长距离识别的UHF频段RFID技术,被视为RFID的“杀手级”应用。全球最大的零售商——美国Wal-Mart公司自2004年开始将UHF频段RFID技术导入其物流供应链:要求全球供货商送货至世界各地的Wal-Mart物流仓库时,其产品必须携带UHF频段RFID标签,以利物流作业。在Wal-Mart及其它跨国零售业巨头的带动下,RFID技术正成为继条码之后的全球贸易和供应链管理基础。

  在此情景下,全球各地(包括我国)的制造商、物流批发商和零售业者都在兴建满足Wal-Mart要求的RFID基础设施。RFID读写器,特别是UHF频段的RFID读写器的需求与日俱增。在全球巨大需求的带动下,RFID读写器有希望成为继手机和电脑以后的电子信息产业的又一增长点,国内外电子行业巨头纷纷投巨资涉足开发。本项目运用Microchip公司的PIC32系列MCU器件,实现低成本小型化的UHF频段RFID读写器,大幅度降低现有RFID读写器的体积、成本和功耗,提升我国自主知识产权的RFID读写器产业的竞争力。

  适用范围:

  本作品实现的UHF频段RFID阅读器,与RFID标签相配合成RFID系统,可以广泛应用在以下行业领域:

  制造业:

  实现“精细制造”和个性化定制生产,提高劳动生产效率,保障产品的质量,从而增加企业利润。

  企业供应链管理:

  可有效降低库存的存货量,提高资金周转效率,减少流动资金的需求,为企业带来潜在的巨大效益。

  仓储物流业和交通运输:

  监控物流全过程,实现运输路线的自动跟踪。提高调度的准确性,送货的可靠性和效率,降低仓储配送和运输的成本。

  商业流程管理:

  有利于零售商提高订单的供给率,降低商品脱销和滞销的风险,提高清货和盘点的工作效率。

  资产跟踪管理:

  可有效跟踪企业固定资产和贵重物品,降低这方面的人力和物力开支。

  项目总体设计

如上图5【RFID阅读器结构图】所示,RFID读写器分成基带前端、射频前端和外部接口三大块,其中基带部分完全由Cerebot 32M*4开发板实现,而外部接口包括网络通信外围模块Pmod NIC和人机界面Pmod CLS 字符LCD接口。

  RFID阅读器各功能实现方法:

  (1)事件调度:使用PIC32芯片实现简单的RFID识别、显示及通信事件调度功能。

  (2)对外通讯:使用Pmod NIC外围模块实现以太网通讯功能。

  (3)RFID信号处理:使用PIC32芯片实现基本的信号采样、整形、数字滤波和解码功能。

  (4)人机界面:所有事件调度信息、调试信息及识别到的RFID标签ID号都经过Pmod CLS外围模块显示给操作者。


noet 自定义字段
上一篇
下一篇条码和RFID打印解决方案
 
上海骁唐智能科技有限公司是一家专业从事条码扫描器、条码打印机、标签耗材、数据采集等智能识别应用系统的高科技条码物联网企业。提供Datalogic得利捷、Mindeo民德、Newland新大陆、Honeywell霍尼韦尔等条码扫描器,数据采集器,条码打印机等条码设备及条码扫描器软件下载、条码打印机维修、条码管理系统。骁唐专注于新零售和智能制造等的发展,有自己独立的扫描器品牌同时也是众多国际知名自动识别设备厂商的战略合作伙伴。

地 址:中国(上海)自由贸易试验区临港新片区平港路883-885号1幢

邮政编码:201411

电 话:13761963296

邮 箱:847098433@qq.com

投诉邮 箱:info@xtvu.com