[摘要] 本文重点介绍epc class 1读写器系统设计、数字部分设计及fpga在数字实现上的应用。由于u 频段rfid技术的应用还处在早期的发展阶段，符合epcclass 1协议的读写器在国内还没有相关产品面世。本文对相关开发有一定的参考价值。

　　1 引 言

　　射频识别技术(rfid)是利用射频方式进行远距离通信以达到物品识别目的，可用来追踪和管理几乎所有物理对象。在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域，甚至军事用途都具有广泛的应用前景，并且引起了广泛的关注。rfid系统一般包括读写器和电子标签(或称应答器)2个部分。rfid电子标签(tag)由芯片与天线(antenna)组成，每个标签具有惟一的电子编码。标签附在物体上以标识目标对象。rfid读写器(reader)的主要任务是控制射频模块向标签发射读写信号，并接收标签的应答。对标签信息进行解码，并将信息传输到主机以供处理。根据应用的不同，阅读器可以是手持式或固定式。本文重点介绍的就是读写器的开发。

　　epc规范已经颁布第一代规范。规范把标签细分为class 0，class 1，class 2三种。其中class 0和class 1标签都是一次写入多次读取标签，class 0标签只能由厂商写入信息，用户无法修改，因而又称为只读标签，主要用于供应链管理)class 1则提供了更多的灵活性，信息可由用户写入一次。class 0和class 1标签采用不同的空中接口标准进行通信，因此两类标签不能互操作。class 2标签具备多次写入能力，并增加了部分存储空间用于存储用户的附加数据。class 2标签允许加入安全与访问控制、感知网络和ad hoc网络等功能支持。目前epcglobal正在制定第二代标签标准，即uhf class l generation 2(c1g2)。c1g2具有随时更新标签内容的能力，保证标签始终保存最新信息。epc规范l_0版本包括epc tag数据规范、class 0(900 mhz)标签规范、c1ass 1(13.56 mhz)标签接口规范、class l(860～930 mhz)标签射频与逻辑通讯接口规范、物理标识语言(physicalmarkup language，pml)。

　　本文重点介绍epc class 1读写器系统设计、数字部分设计及fpga在数字实现上的应用。由于u 频段rfid技术的应用还处在早期的发展阶段，符合epcclass 1协议的读写器在国内还没有相关产品面世。本文对相关开发有一定的参考价值。

　　2 epc class lb系统设计

　　一个完整的rfid系统包括：读写器、天线、标签和pc机。读写器完成对标签(tag)的读写操作。通过rs 232或rs 485总线完成pc机的命令接收和epc卡号的上传。图l是读写器的系统组成框图。读写器组成包括与pc机的串口通信部分、单片机和fpga组成的数字部分、射频部分。rf单元实现和标签的通信，数字部分完成对射频部分的控制、回波命令解析 pc机接收卡号实现上位机的控制。下面对各模块做简单介绍。

　　2.1 pc 端

　　rfid系统一般要将标签信息读取到计算机上，然后等待处理 用户通过pc机可以实现读写器控制，完成对标签的读写操作。读写器与pc机通信是基于rs 232总线，纠错算法是crc—ccitt算法。

　　-图1-

　　2.2 射频模块

　　读写器对标签的读写是通过发送射频能量和对回波实现的。射频模一方面将数字模块送来的信息完成调制并发送。标签应答，射频模块接收回波信号将他解调成基带信号，送到数字模块。

　　2.3 数字模块

　　数字模块由单片机(cygnal c8o51f126)、存储器(24cz56)，fpga(xl sloo)组成 单片机的功能有：

　　(1)实现与pc机通信，接收pc机命令，完成解析下传到fpga

　　(2)将fpga送来的epc卡号加算crc—ccitt校验上传pc机。择xilinx公司ise6.2，仿真软件为modelsim 5.7。设计实现采取原理图和vhdl语言相结合的原则。顶层模块采用原理图设计，功能模块采用vhdl语言实现。

　　(3)解决多卡碰撞，实现多卡读取。由于fpga实现多卡读取算法非常消耗fpga资源，而且需要fpga有大量的存储器资源存放读到的卡号，成本较高。而如果由pc机实现多卡读取算法，则读取速度很难提高。

　　(4)实现对射频模块的锁相环频率控制以及功率控制 读写器发射功率常需要调整，而且读写器有时需要在不同射频频率，甚至跳频下工作。单片机通过对射频模块的锁相环控制实现对射频频率和功率的控制。

　　单片机采用cygnal公司的c8051f126。内部有128 k的flash存储器和8 k的ram，可以在5o mhz主频下工作。

　　fpga实现epc class l通信协议，接收单片机控制命令，将命令按照协议标准编码送到射频模块调制并发送，然后解调并接收射频模块送来的回波基带信号，将得到的标签信息发送给单片机。fpga实现的epc class l命令的基本命令包括scrollid，scrollallid，pinged，quiet，talk，kill；编程命令programid，verifyid，lockid，eraseid 这些命令包括命令的发送和回