CN104459314A - 一种rfid系统中的高精度频率测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种RFID系统中的高精度频率测量方法，其特征在于包括如下步骤：被测信号通过硬件直接引入到CPU的定时器中，用于信号的捕获；在定时器的闸门时间T内，同时分别记录待测信号的脉冲数Nx和定时器的标准信号的脉冲数N₀，若定时器的标准信号频率为f₀,则待测信号频率f_x为：f_x＝f₀*Nx/N₀。所述闸门时间T不小于1/(f₀*Δf)，Δf＝|f_x-f_x|＝f₀*N_x/(N_s*N₀)＝f_s/N₀，其中：N_s为N₀的标准值，|N₀-N_s|＝1，f_s为被测频率标准数值，f_s＝f₀*N_x/N_s。本发明具有的优点和积极效果是：方法是脉冲数定时测频法和脉冲周期测频法的综合方法，对系统硬件要求不高，即使在主频很低的单片机上使用也能够满足频率测量的精度要求，适用于RFID的硬件系统。

Description

一种RFID系统中的高精度频率测量方法

技术领域

本发明属于射频信号频率测量技术领域，尤其是涉及一种RFID系统中的高精度频率测量方法。

背景技术

在RFID系统中会要求有源电子标签或者阅读器具备测量输入信号频率的能力。比如在高速公路ETC系统中，有源电子标签接收到来自射频的唤醒信号后需要对的唤醒信号进行频率检测。如果输入信号满足14KHz的唤醒要求，电子标签响应后续操作，否则标签进入休眠状态。这种机制可以有效排除外界环境对电子标签产生的干扰。又如在RFID智能停车场中，需要阅读器能够检测来自地感线圈输入信号。阅读器可以根据地感线圈的频率变化来识别车辆的驶入驶出。

常规的测量频率方法包括脉冲数定时测频法和脉冲周期测频法。脉冲数定时测频法是记录在确定时间内待测信号的脉冲个数测量频率。脉冲周期测频法是在待测信号的一个周期内,记录标准频率信号变化次数。两种方法各有利弊。脉冲数定时测频法适用于被测信号频率远远高于基准频率的情况。而脉冲周期测频法适合被测信号频率远远低于基准频率的情况。而且两种方法测量存在较大误差，满足不了精确度要求高的频率测量。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种RFID系统中的高精度频率测量方法，为RFID系统中有源电子标签和阅读器提供一种高精度的频率测量方法，能够满足实际应用的需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种RFID系统中的高精度频率测量方法，其特征在于包括如下步骤：

被测信号通过硬件直接引入到CPU的定时器中，用于信号的捕获；

在定时器的闸门时间T内，同时分别记录待测信号的脉冲数Nx和定时器的标准信号的脉冲数N₀，若定时器的标准信号频率为f₀,则待测信号频率f_x为：

f_x＝f₀*Nx/N₀。

优选的，所述闸门时间T不小于1/(f₀*Δf)，

Δf＝|f_x-f_x|＝f₀*N_x/(N_s*N₀)＝f_s/N₀，

其中：N_s为N₀的标准值，|N₀-N_s|＝1，f_s为被测频率标准数值，f_s＝f₀*N_x/N_s。

本发明具有的优点和积极效果是：

本方法是脉冲数定时测频法和脉冲周期测频法的综合方法，对系统硬件要求不高，即使在主频很低的单片机上使用也能够满足频率测量的精度要求，适用于RFID的硬件系统；

且测量精度不受被测信号频率的影响，方法简单实用并且稳定可靠。

附图说明

图1是本发明频率测量的基本硬件系统框图；

图2是本发明频率测量原理示意图；

图3是本发明频率测量的软件实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

本发明中的频率测量方法依赖的通用硬件系统框图如图1所示；

一种RFID系统中的高精度频率测量方法，包括如下步骤：

被测信号通过硬件直接引入到CPU的定时器模块中，用于信号的捕获；

在脉冲信号的闸门时间T内，同时分别记录待测信号的脉冲数Nx和定时器的标准信号的脉冲数N₀，若标准信号的频率为f₀,则待测信号频率f_x为：

f_x＝f₀*Nx/N₀             (公式1)

在一次测量中，由于fx的计数的闸门信号是由该信号的边沿触发控制的，因此在T时间内的计数Nx是准确值，而标准信号的脉冲数N₀会存在±1的计数误差；设fs为被测频率标准数值，Ns为N₀的标准值，那么|N₀-Ns|＝1，根据上述公式1，因此频率误差Δf为：

Δf＝|fx-fx|＝f₀*Nx/(Ns*N₀)＝fs/N₀    (公式2)

对应的频率分辨率|δ_f|为：

|δ_f|＝Δf/f_s＝1/N₀＝1/(f₀*T)         (公式3)

可见，在基准信号频率f0固定的情况下，通过调整闸门时间T可以调整频率的相对误差。

由于该检测精度的频率分辨率|δ_f|为1/(f₀*T)，若要求分辨率为Δf，那么需要控制的闸门时间T应该至少为1/(f₀*Δf)。

本发明方法在软件实现过程中的主控流程如下：

(101)根据实际测量精度的要求计算闸门信号时间T并转化为定时器时钟的计数数值TR_TH，由于定时器的基准时钟频率为f₀,那么闸门信号对应的计数数值N_TH为1/Δf。比如要求频率分辨率为0.002％，那么计数器需要计数的数值就是50000。

(102)设置CPU内部定时器Timer为上升沿捕获模式，Timer的中断使能。

(103)选择外部被测信号作为CPU的捕获信号，设置定时器开关变量TimerStatus＝ON，捕获计数Nx清0，开启Timer定时器。

(104)循环等待，直到TimerStatus标志为OFF。

(106)计算被测信号频率数值fx＝f0*Nx/N0。

其中频率测量的定时器中断处理流程如下：

(101)Nx计数加1。

(102)若TimerStatus为ON，则将定时器的计数N0清0，并且设置变量TimerStatus＝RUNNING。

(103)若TimerStatus不为ON，判断N0是否大于N_TH；如果超过则将定时器Timer关闭，设置定时器开关变量TimerStatus＝OFF。

经过上述流程，软件可以完成信号频率的测量。

通过实际的应用系统进行验证，本发明方法完全能够满足频率检测的精度要求。且测量精度不受被测信号频率的影响，方法简单实用并且稳定可靠。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种RFID系统中的高精度频率测量方法，其特征在于包括如下步骤：

被测信号通过硬件直接引入到CPU的定时器中，用于信号的捕获；

在定时器的闸门时间T内，同时分别记录待测信号的脉冲数Nx和定时器的标准信号的脉冲数N₀，若定时器的标准信号频率为f₀,则待测信号频率f_x为：

f_x＝f₀*Nx/N₀。

2.根据权利要求1所述的RFID系统中的高精度频率测量方法，其特征在于：所述闸门时间T不小于1/(f₀*Δf)，

Δf＝|f_x-f_x|＝f₀*N_x/(N_s*N₀)＝f_s/N₀，

其中：N_s为N₀的标准值，|N₀-N_s|＝1，f_s为被测频率标准数值，f_s＝f₀*N_x/N_s。