CN104820846A - 一种超高频rfid读写器装置及跳信道方法 - Google Patents
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Abstract
一种超高频RFID读写器装置及跳信道方法,它涉及无线数据通信领域,它的超高频RFID读写器装置包括多信道无线通信模块(1)和FPGA实现读写器(2),多信道无线通信模块(1)通过串行接口与FPGA实现读写器(2)连接,且FPGA实现读写器(2)包括串并数据转化模块(3)、跳信道调度部分(4)、数据收发模块及上位机接口(5)。它FPGA的I/O数量多,采集速度快,可以并行的处理多个信道传输的数据,网络中标签通过读写器对信道的分配相互协调,尽可能避免碰撞发生,大大降低碰撞率,既能并行的处理多个无线信道传输的数据,同时又能提高读写速度。
Description
技术领域:
本发明涉及无线数据通信领域,具体涉及基于FPGA的实现的超高频RFID读写器装置和跳信道方法。
背景技术:
射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification)实际上是自动识别技术(AEI,Automatic Equipment Identifi cation)在无线电技术方面的具体应用与发展。该项技术的基本思想是,通过采用一些先进的技术手段,实现人们对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理。有源RFID具备低发射功率、通信距离长、传输数据量大,可靠性高和兼容性好等优点得到了大力发展。
当前的有源RFID系统可工作在433MHz、2.45GHz、5.8GHz等频率。但是由于2.4GHz属于ISM频段,以此频段为基础的协议繁杂,工作在该频段的设备类型众多,会对工作在2.4GHz的有源RFID系统造成影响。另有源RFID系统内部,读写器和标签信息交互时,标签之间会产生竞争和冲突关系,因此提出一种防碰撞方法可以提高系统工作效率。
发明内容:
本发明的目的是提供一种超高频RFID读写器装置及跳信道方法,它FPGA的I/O数量多,采集速度快,可以并行的处理多个信道传输的数据,网络中标签通过读写器对信道的分配相互协调,尽可能避免碰撞发生,大大降低碰撞率,既能并行的处理多个无线信道传输的数据,同时又能提高读写速度。
为了解决背景技术所存在的问题,本发明是采用以下技术方案:它的超高频RFID读写器装置包括多信道无线通信模块(1)和FPGA实现读写器(2),多信道无线通信模块(1)通过串行接口与FPGA实现读写器(2)连接,且FPGA实现读写器(2)包括串并数据转化模块(3)、跳信道调度部分(4)、数据收发模块及上位机接口(5)。
所述的多信道无线通信模块(1)由CC2530芯片,晶振电路,复位电路,阻抗匹配电路,天线,插接件组成。
所述的串并数据转化模块(3)负责接收多信道无线通信模块(1),串并数据转化模块(3)提供数据缓存队列,将数据填入缓存提供给跳信道调度部分(4)处理。串并数据转化模块(3)通过串行RS232接口将上位机下发的指令,传送给多信道无线通信模块(1),进一步传送给多个标签。
所述的跳信道调度部分(4)提供FPGA实现读写器(2)与标签通信中防碰撞的跳信道调度方法。初始化FPGA实现读写器(2),多信道无线通信模块(1)四个子模块初始化为相同的信道,接收有源标签数据。首先对串口接收到的带有标签ID的数据标记时间戳,然后对记录的时间戳进行统计,当某个ID的标签数据累计读取时间超过某个阈值时,跳信道调度部分(4)发送指令,通过多信道无线通信模块(1)中第N个子模块发送给标签,强制让给该标签更换发射信道,同时跳信道调度部分(4)发送指令修改多信道无线通信模块(1)第N+1个子模块接收信道,信道值与修改发射信道的标签设为同一信道。
所述的数据收发模块及上位机接口(5)负责将读取到的多标签数据通过RJ45接口或者串口,传送给上位机软件进行进一步的处理;数据收发模块及上位机接口(5)负责通过RJ45接口或者串口接收上位机下发的指令传送给多信道无线通信模块(1)下发给2.4GHz有源标签。
本发明FPGA的I/O数量多,采集速度快,可以并行的处理多个信道传输的数据,网络中标签通过读写器对信道的分配相互协调,尽可能避免碰撞发生,大大降低碰撞率,既能并行的处理多个无线信道传输的数据,同时又能提高读写速度。
附图说明:
图1为本发明中超高频RFID读写器框架示意图,
图2为本发明中跳信道方法流程图。
具体实施方式:
参照图1,本具体实施方式采用以下技术方案:它的超高频RFID读写器装置包括多信道无线通信模块(1)和FPGA实现读写器(2),多信道无线通信模块(1)通过串行接口与FPGA实现读写器(2)连接,且FPGA实现读写器(2)包括串并数据转化模块(3)、跳信道调度部分(4)、数据收发模块及上位机接口(5)。
所述的多信道无线通信模块(1)由CC2530芯片,晶振电路,复位电路,阻抗匹配电路,天线,插接件组成。多信道无线通信模块(1)提供插接件,可插拔,可任意增减。多信道无线通信模块(1)通过串口与FPGA实现读写器(2)通信。将读取的标签数据,通过串口发送给FPGA。通过FPGA处理后发送给上位机进一步处理。
所述的串并数据转化模块(3)负责接收多信道无线通信模块(1),串并数据转化模块(3)提供数据缓存队列,将数据填入缓存提供给跳信道调度部分(4)处理。串并数据转化模块(3)通过串行RS232接口将上位机下发的指令,传送给多信道无线通信模块(1),进一步传送给多个标签。
所述的跳信道调度部分(4)提供FPGA实现读写器(2)与标签通信中防碰撞的跳信道调度方法。初始化FPGA实现读写器(2),多信道无线通信模块(1)四个子模块初始化为相同的信道,接收有源标签数据。首先对串口接收到的带有标签ID的数据标记时间戳,然后对记录的时间戳进行统计,当某个ID的标签数据累计读取时间超过某个阈值时,跳信道调度部分(4)发送指令,通过多信道无线通信模块(1)中第N个子模块发送给标签,强制让给该标签更换发射信道,同时跳信道调度部分(4)发送指令修改多信道无线通信模块(1)第N+1个子模块接收信道,信道值与修改发射信道的标签设为同一信道。
所述的数据收发模块及上位机接口(5)负责将读取到的多标签数据通过RJ45接口或者串口,传送给上位机软件进行进一步的处理;数据收发模块及上位机接口(5)负责通过RJ45接口或者串口接收上位机下发的指令传送给多信道无线通信模块(1)下发给2.4GHz有源标签。
参照图2,跳信道方法的工作流程为:
步骤201、首先初始化读写器。多信道无线通信模块(1)四个子模块初始化为相同的信道,接收有源标签数据。
步骤202、无线信道数据通过射频单元cc2530将无线信号转换为有线信息,发送给FPGA。然后,由FPGA对接入信息首先进行信息有效性的校对,确认符合协议帧格式的有效信息后,添加时间戳。时间戳采用定时器计数的方法实现。时间戳采用64位数据,低32位用来记录纳秒域,高32位用来记录秒域,逐域递进的方式记录时间戳更加保证定时器的稳定性。同时因为定时器时钟为20MHz,而数据识别模块的时钟是16倍于波特率的时钟153600Hz。这样使能信号则由慢时钟域跨越到快时钟域,本具体实施方式采用了边沿同步机制来解决跨时钟域的问题。定时器时钟频率采用20MHz,周期为50ns,即时间戳的精度可达到50ns。
步骤203、对记录的时间戳进行统计,当某个ID的标签数据累计读取时间,判断是否超过某个阈值时,如果超过T值,转入204步骤;如果未超过T值,继续执行步骤202;
步骤204、如果超过T值,FPGA发送跳信道指令,通过多信道无线通信模块(1)中第N个子模块发送给标签,强制让给该标签更换发射信道,同时跳信道调度部分(4)发送指令修改多信道无线通信模块(1)第N+1个子模块接收信道,信道值与修改发射信道的标签设为同一信道。
本具体实施方式FPGA的I/O数量多,采集速度快,可以并行的处理多个信道传输的数据,网络中标签通过读写器对信道的分配相互协调,尽可能避免碰撞发生,大大降低碰撞率,既能并行的处理多个无线信道传输的数据,同时又能提高读写速度。
Claims (6)
1.一种超高频RFID读写器装置及跳信道方法,其特征在于它的超高频RFID读写器装置包括多信道无线通信模块(1)和FPGA实现读写器(2),多信道无线通信模块(1)通过串行接口与FPGA实现读写器(2)连接,且FPGA实现读写器(2)包括串并数据转化模块(3)、跳信道调度部分(4)、数据收发模块及上位机接口(5)。
2.一种超高频RFID读写器装置及跳信道方法,其特征在于跳信道方法的工作流程为:
步骤(201)、首先初始化读写器,多信道无线通信模块(1)四个子模块初始化为相同的信道,接收有源标签数据;
步骤(202)、无线信道数据通过射频单元cc2530将无线信号转换为有线信息,发送给FPGA;然后,由FPGA对接入信息首先进行信息有效性的校对,确认符合协议帧格式的有效信息后,添加时间戳。时间戳采用定时器计数的方法实现;时间戳采用64位数据,低32位用来记录纳秒域,高32位用来记录秒域,逐域递进的方式记录时间戳更加保证定时器的稳定性;同时因为定时器时钟为20MHz,而数据识别模块的时钟是16倍于波特率的时钟153600Hz;
步骤(203)、对记录的时间戳进行统计,当某个ID的标签数据累计读取时间,判断是否超过某个阈值时,如果超过T值,转入(204)步骤;如果未超过T值,继续执行步骤(202);
步骤(204)、如果超过T值,FPGA发送跳信道指令,通过多信道无线通信模块(1)中第N个子模块发送给标签,强制让给该标签更换发射信道,同时跳信道调度部分(4)发送指令修改多信道无线通信模块(1)第N+1个子模块接收信道,信道值与修改发射信道的标签设为同一信道。
3.根据权利要求1所述的一种超高频RFID读写器装置及跳信道方法,其特征在于所述的多信道无线通信模块(1)由CC2530芯片,晶振电路,复位电路,阻抗匹配电路,天线,插接件组成。
4.根据权利要求1所述的一种超高频RFID读写器装置及跳信道方法,其特征在于所述的串并数据转化模块(3)负责接收多信道无线通信模块(1),串并数据转化模块(3)提供数据缓存队列,将数据填入缓存提供给跳信道调度部分(4)处理,串并数据转化模块(3)通过串行RS232接口将上位机下发的指令,传送给多信道无线通信模块(1),进一步传送给多个标签。
5.根据权利要求1所述的一种超高频RFID读写器装置及跳信道方法,其特征在于所述的跳信道调度部分(4)提供FPGA实现读写器(2)与标签通信中防碰撞的跳信道调度方法;初始化FPGA实现读写器(2),多信道无线通信模块(1)四个子模块初始化为相同的信道,接收有源标签数据;首先对串口接收到的带有标签ID的数据标记时间戳,然后对记录的时间戳进行统计,当某个ID的标签数据累计读取时间超过某个阈值时,跳信道调度部分(4)发送指令,通过多信道无线通信模块(1)中第N个子模块发送给标签,强制让给该标签更换发射信道,同时跳信道调度部分(4)发送指令修改多信道无线通信模块(1)第N+1个子模块接收信道,信道值与修改发射信道的标签设为同一信道。
6.根据权利要求1所述的一种超高频RFID读写器装置及跳信道方法,其特征在于所述的数据收发模块及上位机接口(5)负责将读取到的多标签数据通过RJ45接口或者串口,传送给上位机软件进行进一步的处理;数据收发模块及上位机接口(5)负责通过RJ45接口或者串口接收上位机下发的指令传送给多信道无线通信模块(1)下发给2.4GHz有源标签。
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