CN104680214B - 多协议uhf rfid读写器数字基带系统 - Google Patents
多协议uhf rfid读写器数字基带系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种多协议UHF RFID读写器数字基带系统，包括：控制模块、与控制模块连接的发送链路和接收链路。发送链路包括：与控制模块连接的CRC校验码产生模块、与CRC校验码产生模块连接的发送链路数据缓存模块、与控制模块连接的编码模块；编码模块包括MUX、PIE编码模块和TPP编码模块；发送链路工作时，根据外部控制信号选择使用哪种协议，并且给MUX选择器发送一个信号，决定使用与所选择的协议对应的编码方式。接收链路包括：解码模块、与解码模块连接的接收链路数据缓存模块和CRC校验模块、防碰撞模块；解码模块包括同步码检测模块和FM0解码模块。本发明可实现多协议的通信，并且通用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种栽培系统，尤其是一种基于种植专家云的智能型土培植物生长栽培系统。
背景技术
RFID技术应用面非常广，在物流管理、交通管理、公共场所服务、物品跟踪等方面有很多的应用。典型的RFID系统主要由阅读器（Reader）和标签（Tag）两部分组成，其工作原理是阅读器和标签利用电磁波的耦合或传输来进行识别和通信。阅读器发出包含指令的电磁波，若有标签在其工作区域，则标签依据阅读器指令回复发射包含相关信息的电磁波。阅读器收到标签的回复信息后，再次发出相关指令进行控制，如此循环来完成最终的通信过程。
UHF RFID技术的标准目前还没有达到全球统一，呈现多种标准并存的局面。目前全球较为通用的标准为EPC Global标准第一类第二代UHF RFID协议（EPC Global C1Gen2），简称ISO18000-6C。中国的RFID技术应用的标准化研究工作相对来说起步较晚，随着对这一产业重要性认识的加深，也于2013年年底推出了中国自己的国家标准《信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议》。目前市场上大多数产品为单纯针对单个协议。
发明内容
为了适应市场需求和解决多种协议并存的问题，本发明提出一种能够适用于ISO18000-6C和中国自己的标准GB/T 29768-2013协议的UHF RFID读写器数字基带系统，目的在于实现多协议的通信，并且通用性强，可在各平台之间移植。本发明采用的技术方案是：
一种多协议UHF RFID读写器数字基带系统，包括：
控制模块、与控制模块连接的发送链路和接收链路；
发送链路包括：与控制模块连接的CRC校验码产生模块、与CRC校验码产生模块连接的发送链路数据缓存模块、与控制模块连接的编码模块；编码模块包括MUX选择器、PIE编码模块和TPP编码模块；
发送链路工作时，根据外部控制信号选择使用哪种协议，并且给MUX选择器发送一个信号，决定使用与所选择的协议对应的编码方式；并利用PIE编码模块或TPP编码模块对需要发送的数据进行相应的编码，即进行PIE编码或TPP编码；
接收链路包括：解码模块、与解码模块连接的接收链路数据缓存模块和CRC校验模块、防碰撞模块；解码模块包括同步码检测模块和FM0解码模块；
同步码检测模块用于根据接收数据的前同步码来检测出接收数据所采用的的协议；并给防碰撞模块发送相应控制信号，使得防碰撞模块采用相对应的防碰撞处理算法；
FM0解码模块用于对接收数据进行FM0解码；
防碰撞模块用于根据同步码检测模块发来的控制信号，采用相对应的防碰撞处理算法；
CRC校验模块用于对解码后数据进行CRC校验；
控制模块用于根据处理数据的协议进行相应的时序控制和状态控制；
还包括：
给控制模块，以及发送链路和接收链路中的各模块提供工作时钟的时钟分频器。
进一步地，所述防碰撞模块进行的算法处理具体为：若当前接收数据采用的协议为ISO18000-6C协议，则采用Slotted Aloha算法来防止碰撞；若当前接收数据采用的协议为GB/T 29768-2013协议使用DDS-BT算法来防止碰撞。
进一步地，发送链路数据缓存模块和接收链路数据缓存模块都采用异步FIFO工作方式。
本发明的优点在于：本发明提出了能够适用于ISO18000-6C和中国自己的标准GB/T 29768-2013协议的UHF RFID读写器数字基带系统，实现多协议的通信，并且通用性强，可在各平台之间移植。
附图说明
图1为本发明在RFID读写器中的连接和位置示意图。
图2为本发明的结构逻辑图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提出的RFID读写器数字基带系统，采用verilog语言编写描述其内部逻辑结构，可以在多种不同的开发板及ARM核上实现。在整个RFID读写器中连接方式和位置如图1所示：
数字基带系统部分通过UART、SPI等通用接口，可与外部PC客户端相连。数字基带系统部分经过滤波器滤波之后与模拟射频部分相连，将信号发射出去，实现与标签的通信。
数字基带系统部分的主要作用为实现数据的编解码，防碰撞处理，整个系统与标签之间的应答时序控制。
图2所示为整个数字基带系统的框架结构图，整个系统主要包括以下部分：
控制模块、与控制模块连接的发送链路和接收链路；
发送链路包括：与控制模块连接的CRC校验码产生模块、与CRC校验码产生模块连接的发送链路数据缓存模块（即图2中上面的那个RAM）、与控制模块连接的编码模块；图2中，编码模块包括MUX、PIE编码模块和TPP编码模块；
发送链路工作时，根据外部控制信号（可来自于PC客户端）选择使用哪种协议，并且给MUX选择器发送一个信号，决定使用与所选择的协议对应的编码方式；并利用PIE编码模块或TPP编码模块对需要发送的数据进行相应的编码；若选择ISO18000-6C协议对需要发送的数据利用PIE编码模块进行PIE编码（采用状态机实现）；若选择GB/T 29768-2013协议利用TPP编码模块对需要发送的数据进行TPP编码。
CRC校验码产生模块可产生CRC-5或CRC-16校验码。
接收链路包括：解码模块、与解码模块连接的接收链路数据缓存模块（即图2中下面的那个RAM）和CRC校验模块、防碰撞模块；解码模块包括同步码检测模块和FM0解码模块；
同步码检测模块用于根据接收数据的前同步码来检测出接收数据所采用的的协议；并给防碰撞模块发送相应控制信号，使得防碰撞模块采用相应的防碰撞处理算法；由于ISO18000-6C协议和GB/T 29768-2013协议的前同步码是不一样的，并且每种协议有两种同步码。从滤波器接收到信号之后，同步码检测模块会检测出是哪种协议，然后给防碰撞模块发送一个信号，用来决定使用哪种防碰撞处理算法。
FM0解码模块按照ISO18000-6C协议对接受信号进行FM0解码；按照GB/T 29768-2013协议对接收数据进行FM0解码；
防碰撞模块：若当前接收数据采用的协议为ISO18000-6C协议，则采用SlottedAloha算法来防止碰撞；若当前接收数据采用的协议为GB/T 29768-2013协议使用DDS-BT算法来防止碰撞；本例中的防止碰撞，指的是多标签通信时，防止多标签的各接收数据的碰撞。
CRC校验模块用于对解码后数据进行CRC校验；
控制模块：整个协议仿真器的控制部分，ISO18000-6C和GB/T 29768-2013协议均有若干种不同的状态，每种状态又对应若干种不同的命令；控制模块主要分为时序控制和状态控制。时序控制部分负责与标签的应答时序，比如读写器先发送一个query命令，会等待标签的相应，如果没有响应会继续等待，知道收到正确响应。状态控制负责控制模块中的状态迁移；状态控制就是负责读写器发送指令的选择以及对接受指令的分析，比如读写器会处于select，query，ack等状态。
该数字基带系统还包括给控制模块，以及发送链路和接收链路中的各模块提供工作时钟的时钟分频器。
由于各模块间工作频率不尽相同，因此需要缓冲数据来保证正常工作，本发明在发送链路和接收链路中各自设置了数据缓存模块，并都采用异步FIFO方式来实现；发送链路和接收链路中各有数据缓存模块，读写数据互不干扰。
本发明所涉及的术语解释如下：
PIE编码——脉冲宽度编码
TPP编码——截断式脉冲位置编码
MUX——二选一选择器
FM0——双相间空号编码
Slotted aloha——随机槽时隙防碰撞算法
DDS-BT——动态分散收缩二叉树算法
CRC——循环冗余校验码。
Claims (3)
1.一种多协议UHF RFID读写器数字基带系统，其特征在于，包括：
控制模块、与控制模块连接的发送链路和接收链路；
发送链路包括：与控制模块连接的CRC校验码产生模块、与CRC校验码产生模块连接的发送链路数据缓存模块、与控制模块连接的编码模块；编码模块包括MUX选择器、PIE编码模块和TPP编码模块；
发送链路工作时，根据外部控制信号选择使用哪种协议，并且给MUX选择器发送一个信号，决定使用与所选择的协议对应的编码方式；并利用PIE编码模块或TPP编码模块对需要发送的数据进行相应的编码，即进行PIE编码或TPP编码；
接收链路包括：解码模块、与解码模块连接的接收链路数据缓存模块和CRC校验模块、防碰撞模块；解码模块包括同步码检测模块和FM0解码模块；
同步码检测模块用于根据接收数据的前同步码来检测出接收数据所采用的的协议；并给防碰撞模块发送相应控制信号，使得防碰撞模块采用相对应的防碰撞处理算法；
FM0解码模块用于对接收数据进行FM0解码；
防碰撞模块用于根据同步码检测模块发来的控制信号，采用相对应的防碰撞处理算法；
CRC校验模块用于对解码后数据进行CRC校验；
控制模块用于根据处理数据的协议进行相应的时序控制和状态控制；
所述的多协议UHF RFID读写器数字基带系统还包括：
给控制模块，以及发送链路和接收链路中的各模块提供工作时钟的时钟分频器。
2.如权利要求1所述的多协议UHF RFID读写器数字基带系统，其特征在于：
所述防碰撞模块进行的算法处理具体为：若当前接收数据采用的协议为ISO18000-6C协议，则采用Slotted Aloha算法来防止碰撞；若当前接收数据采用的协议为GB/T 29768-2013协议使用DDS-BT算法来防止碰撞。
3.如权利要求1所述的多协议UHF RFID读写器数字基带系统，其特征在于：
发送链路数据缓存模块和接收链路数据缓存模块都采用异步FIFO工作方式。
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