本文關(guān)鍵詞：基于自主標(biāo)準(zhǔn)的UHF RFID讀寫器基帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：RFID(Radio Frequency Identification,無(wú)線射頻識(shí)別)技術(shù)是一種可實(shí)現(xiàn)非接觸通信的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),其廣泛應(yīng)用于物流、倉(cāng)儲(chǔ)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。UHF (Ultra High Frequency)頻段RFID即超高頻RFID技術(shù)因其相對(duì)于其他頻段RFID技術(shù)具有識(shí)別距離遠(yuǎn)和識(shí)別速度快等特點(diǎn)而成為當(dāng)前RFID技術(shù)研究的主流。隨著UHF RFID技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展,國(guó)外包括EPC在內(nèi)的各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議日益完善,但是國(guó)內(nèi)缺少相關(guān)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支撐,這種局面阻礙了我國(guó)超高頻RFID技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2013年,我國(guó)發(fā)布了首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的UHF RFID標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議《信息技術(shù)射頻識(shí)別800/900MHZ空中接口協(xié)議》,這為我國(guó)相關(guān)科研單位在UHF RFID技術(shù)領(lǐng)域獨(dú)立自主的研究與應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。本文正是在研究我國(guó)UHF RFID自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了符合自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的UHF RFID讀寫器的基帶系統(tǒng)。主要內(nèi)容包括讀寫器基帶系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和基帶系統(tǒng)性能的測(cè)試,其中硬軟件設(shè)計(jì)主要分為邏輯控制設(shè)計(jì)和數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)兩大部分。首先,在硬件設(shè)計(jì)方面,由于目前尚無(wú)一種符合自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的集成射頻芯片來(lái)滿足基帶性能的設(shè)計(jì)要求,所以本文提出了MCU+FPGA的數(shù)字基帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。其中MCU負(fù)責(zé)邏輯控制單元,FPGA負(fù)責(zé)基帶系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理單元。MCU作為邏輯控制單元的核心,主要負(fù)責(zé)控制單元中協(xié)議層、應(yīng)用層、驅(qū)動(dòng)層的功能實(shí)現(xiàn),完成了MCU的外設(shè)接口如以太網(wǎng)、USB等接口電路的設(shè)計(jì)。FPGA部分主要負(fù)責(zé)基帶系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理,在具體實(shí)現(xiàn)方面,完成了前向鏈路的DAC電路和返向鏈路的ADC電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用分立器件搭建的方式來(lái)完成讀寫器數(shù)字基帶部分的硬件設(shè)計(jì),這也是設(shè)計(jì)中的重難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn),這種方式具有設(shè)計(jì)靈活,可擴(kuò)展性好,可實(shí)現(xiàn)低成本應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。其次,在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面,本文在分析了自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了基于32位MCU的邏輯控制單元的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì),包括讀寫器與標(biāo)簽、讀寫器與上位機(jī)的正常通信。在數(shù)字信號(hào)處理單元的軟件設(shè)計(jì)中,實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的發(fā)射鏈路和接收鏈路的軟件架構(gòu),其主要為符合自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的前向鏈路的TPP編碼單元和返向鏈路的FM0解碼單元設(shè)計(jì)。在TPP編碼部分,為將系統(tǒng)的碼間串?dāng)_降到最低,使得發(fā)射鏈路的信號(hào)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài),設(shè)計(jì)主要采用查表法來(lái)實(shí)現(xiàn)TPP編碼端的矩形波成形設(shè)計(jì)。最后,在系統(tǒng)測(cè)試方面,通過(guò)基帶系統(tǒng)與射頻前端系統(tǒng)的聯(lián)合測(cè)試,對(duì)采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。同時(shí)通過(guò)上位機(jī)查看讀寫器與標(biāo)簽通信的信息反饋,驗(yàn)證了基帶系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的合理性。
【關(guān)鍵詞】：超高頻RFID 自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 分立器件 數(shù)字基帶
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.44
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.2 RFID國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)安排15-17
• 1.3.1 論文的研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第二章 UHF RFID讀寫器原理及自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議分析17-23
• 2.1 無(wú)線通信原理17-18
• 2.2 UHF RFID讀寫器的系統(tǒng)組成18
• 2.3 RFID國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)18-19
• 2.4 RFID自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議分析19
• 2.5 物理層概述19-23
• 2.5.1 標(biāo)簽識(shí)別層概述20-21
• 2.5.2 會(huì)話和盤點(diǎn)標(biāo)志概述21-22
• 2.5.3 標(biāo)簽狀態(tài)機(jī)22-23
• 第三章 讀寫器基帶系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)23-38
• 3.1 基帶硬件總體設(shè)計(jì)方案23-24
• 3.2 邏輯控制模塊設(shè)計(jì)24-29
• 3.2.1 STM32F207最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)24-26
• 3.2.2 USB接口電路設(shè)計(jì)26-27
• 3.2.3 以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)27-28
• 3.2.4 看門狗復(fù)位電路設(shè)計(jì)28-29
• 3.3 基帶數(shù)字信號(hào)處理部分電路設(shè)計(jì)29-34
• 3.3.1 FPGA處理器電路設(shè)計(jì)29-30
• 3.3.2 ADC鏈路設(shè)計(jì)30-32
• 3.3.3 DAC鏈路設(shè)計(jì)32-34
• 3.4 電源電路設(shè)計(jì)34-36
• 3.5 讀寫器PCB板設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第四章 讀寫器基帶系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)38-56
• 4.1 基帶數(shù)字信號(hào)處理單元軟件架構(gòu)38-39
• 4.2 TPP編碼設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)39-43
• 4.2.1 TPP編碼方式39-40
• 4.2.2 矩形波成形設(shè)計(jì)40-41
• 4.2.3 TPP編碼模塊設(shè)計(jì)41-43
• 4.3 FMO解碼設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)43-46
• 4.3.1 FMO碼編碼方式43-45
• 4.3.2 FMO解碼模塊設(shè)計(jì)45-46
• 4.4 邏輯控制單元軟件設(shè)計(jì)46-54
• 4.4.1 驅(qū)動(dòng)層軟件設(shè)計(jì)47-48
• 4.4.2 協(xié)議層軟件設(shè)計(jì)48-52
• 4.4.3 應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)52-54
• 4.5 上位機(jī)單元設(shè)計(jì)54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第五章 讀寫器基帶系統(tǒng)的測(cè)試56-60
• 5.1 系統(tǒng)測(cè)試方案與測(cè)試環(huán)境搭建56-57
• 5.2 基帶系統(tǒng)的測(cè)試57-59
• 5.2.1 基帶信號(hào)發(fā)射鏈路的測(cè)試57-58
• 5.2.2 基帶信號(hào)接收鏈路的測(cè)試58-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 論文總結(jié)60-61
• 6.2 未來(lái)展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 碩士期間研究成果及參與項(xiàng)目65-66
• 致謝66

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  本文關(guān)鍵詞：基于自主標(biāo)準(zhǔn)的UHF RFID讀寫器基帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：472828