CN104950188A - 一种rfid系统场强检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID系统场强检测系统和检测方法。检测系统由上位机、场强接收模块、控制单片机和一个以上结构相同的场强检测子系统组成；所述各场强检测子系统将所处监测位置RSSI值经所述场强接收模块和控制单片机发送到上位机；所述上位机用于显示所述各检测位置的RSSI值和所述各检测位置至所述阅读器之间的距离。检测方法包括布设监测点、并行初始化各场强检测子系统、设置阅读器不工作阈值、各场强检测子系统并行检测RSSI值、上位机显示输出步骤。本发明能够自动准确、可靠测试监测点的RSSI值，不需要人为的手动频繁去关闭和开启场强监测模块，避免了人处于阅读器的辐射之下。它体积非常小，易于携带。

Description

一种RFID系统场强检测系统和检测方法

技术领域

本发明涉及一种场强检测系统和检测方法，尤其是一种RFID系统场强检测系统和检测方法，属于无线射频识别技术领域。

背景技术

射频识别技术（RFID）利用无线射频传输方式进行通信，它的通信链路分为阅读器天线到标签的前向链路和标签反向散射到阅读器天线的后向链路。在前向链路中，阅读器天线发出射频信号，标签天线接收能量，并根据天线和芯片的匹配关系，传递能量至芯片，从而激活芯片。在后向链路中，标签通过改变芯片阻抗方式，调制射频载波，将携带数据的电磁波反向散射回阅读器天线。阅读器发射功率辐射至标签时，标签处的接收信号强度小于标签芯片的最小激活RSSI，或者标签芯片已激活，标签反射信号淹没在反射回阅读器途中，阅读器和标签之间都不能正常通信。RFID系统不能正常通信时，标签处的场强检测对判断RFID系统的中断链路至关重要。同时，标签处的场强检测对标签位置的摆放具有重要参考意义。

目前在国内，实现RSSI功能的读写器多采用国外集成读写器芯片，价格昂贵，并且只能采集到阅读器处的RSSI，不能检测标签处的RSSI。

用现有的场强检测仪放置在标签处检测场强时，阅读器工作时间很短，扫描只需要两秒时间左右，现有的场强检测仪需要手动开启和关闭，很难保证场强检测仪与阅读器工作同步；手动开启和关闭场强检测仪时，人要频繁的暴露在阅读器的辐射功率之下，长期的辐射对人体的危害极大；在同时测量多点的场强大小时，由于阅读器扫描时间极短，很难保证多个场强扫描仪同时打开、同步工作、同时检测各地的RSSI。现有的场强检测仪也不能显示监测点与发射点之间的距离。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种RFID系统场强检测系统和检测方法。

技术方案一：

一种RFID系统场强检测系统，由PC机、控制单片机、场强接收模块和一个以上结构相同的场强检测子系统组成；所述各场强检测子系统的相应输出端分别接所述场强接收模块的相应输入端；所述场强接收模块的输出端和输入端分别与所述控制单片机的输入端和输出端双向连接；所述控制单片机的输出端连接所述PC机的输入端；所述各场强检测子系统检测所处监测位置RSSI值，将其经所述场强接收模块和控制单片机发送到上位机；所述上位机用于显示所述各检测位置的RSSI值和所述各检测位置至所述阅读器之间的距离；所述场强检测子系统由网络匹配模块、单片机和场强检测模块组成；所述网络匹配模块用于将接收的阅读器发射信号，将其适配为适合所述场强检测模块检测的待检测信号后输出至所述场强检测模块；所述场强检测模块在所述单片机控制下，检测所述待检测信号的RSSI值，并将其发送至所述场强接收模块；

所述阅读器发射信号的频率为915MHz，所述场强检测模块工作频率为433MHZ，所述网络匹配模块将所述915MHZ的阅读器发射信号匹配到适合所述场强检测模块检测的433MHZ待检测信号。

所述网络匹配模块与所述场强检测模块无线连接。所述各场强检测子系统中的单片机分别通过SPI接口与所述强检测模块连接。所述控制单片机通过SPI接口和场强接收模块连接。所述场强接收模块通过串口连接所述上位机。

所述强检测模块和场强接收模块均为CC1100芯片，所述控制单片机和各场强检测子系统中的单片机均为STC12LE5608AD；所述各场强检测子系统中的单片机通过SPI接口与所述强检测模块连接方法与所述控制单片机通过SPI接口与所述场强接收模块的连接方法相同。所述场强接收模块U1的SPI片选控制引脚Csn接所述控制单片机U2的P1.2引脚，所述场强接收模块U1的SPI的时钟控制接口SCK引脚与控制单片机U2的P1.7引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的串行数据输入接口SI引脚与所述控制单片机U2的P1.5引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的串行数据输出接口SO引脚与所述控制单片机U2的P1.6引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的接收完成中断接口GDO0引脚与所述控制单片机U2的P0.2引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的射频芯片就绪中断接口GDO2引脚与所述控制单片机U2的P1.3引脚连接。

技术方案二：

一种应用技术方案一所述RFID系统场强检测系统的检测方法，由以下具体步骤组成：

步骤1：布设监测点：设置监测点，在所述各监测点分别布放一个场强检测子系统；所述上位机记录所述各检测点的序号和位置信息；

步骤2：并行初始化所述各场强检测子系统：均由以下具体步骤组成：

步骤2-1：关闭阅读器；

步骤2-2：所述单片机接收所述场强检测模块监测的RSSI值，将其转发至所述场强接收模块；

步骤2-3：所述场强接收模块将所述各监测点的RSSI值发送至所述上位机；

步骤3：设置阅读器不工作阈值：所述上位机将各检测点中最大的RSSI值设置为阅读器不工作阈值；经所述场强接收模块将所述阅读器不工作阈值发送至所述各场强检测子系统中的单片机；

步骤4：所述各场强检测子系统并行检测RSSI值：均由以下具体步骤组成：

步骤4-1：打开阅读器；

步骤4-2：所述网络匹配模块接收发射信号，将其适配为适合所述场强检测模块检测的待检测信号后输出至所述场强检测模块；

步骤4-3：所述场强检测模块从所述待检测信号中检测RSSI值，发送至所述单片机；

步骤4-4：所述单片机判断所述RSSI值是否大于所述阅读器不工作阈值；如果不大于，转向步骤4-3，如果大于，转向步骤5；

步骤5：所述单片机将所述RSSI值发送至所述场强接收模块；转向步骤6；

步骤6：所述场强接收模块将所述RSSI值发送至所述控制单片机；转向步骤7；

步骤7：所述控制单片机将所述RSSI值发送至所述PC机；

步骤8：PC机显示：所述PC机显示所述场强接收模块转发的各监测点的RSSI值和相应检测点的序号和位置信息。

所述步骤5采用前导码序号协议接收所述各场强检测子系统中单片机发送的RSSI值，由以下步骤组成：

步骤5-1：所述第i个场强检测子系统中单片机与所述场强接收模块建立连接关系，                                                ；

步骤5-2：所述第i个场强检测子系统中单片机发送前导码序号至所述场强接收模块，；

步骤5-3：所述场强接收模块接收与所述前导码序号相对应的RSSI值，拒绝接收与其他前导码序号相对应的RSSI值。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过设置RSSI阈值，使检测到的RSSI值更准确；

2、本发明的场强检测模块和接收端之间传输的无线收发信号遵循的前导码序号协议，保证数据有序可靠传输；

3、本发明能够自动测试监测点的RSSI，不需要人为的手动频繁去关闭和开启场强监测模块，避免了人处于阅读器的辐射之下；

4、本发明的上位机可以显示分布RSSI和分布式距离，使用非常方便；

5、本发明的场强检测模块和强接收端体积非常小，只有5cm*3cm，易于携带。

附图说明

图1是本发明实施例1的原理框图；

图2、图3是本发明实施例1的电路原理图；

图4是场强检测模块检测到的RSSI与RSSI阈值比较示意图；

图5是本发明实施例2的流程图。

具体实施方式

实施例1：

技术方案一：

如图1所示，一种RFID系统场强检测系统，由PC机、控制单片机、场强接收模块和一个以上结构相同的场强检测子系统组成；所述各场强检测子系统的相应输出端分别接所述场强接收模块的相应输入端；所述场强接收模块的输出端和输入端分别与所述控制单片机的输入端和输出端双向连接；所述控制单片机的输出端连接所述PC机的输入端；所述各场强检测子系统检测所处监测位置RSSI值，将其经所述场强接收模块和控制单片机发送到上位机；所述上位机用于显示所述各检测位置的RSSI值和所述各检测位置至所述阅读器之间的距离；所述场强检测子系统由网络匹配模块、单片机和场强检测模块组成；所述网络匹配模块用于将接收的阅读器发射信号，将其适配为适合所述场强检测模块检测的待检测信号后输出至所述场强检测模块；所述场强检测模块在所述单片机控制下，检测所述待检测信号的RSSI值，并将其发送至所述场强接收模块。

所述阅读器发射信号的频率为915MHz，所述场强检测模块工作频率为433MHZ，所述网络匹配模块将所述915MHZ的阅读器发射信号匹配到适合所述场强检测模块检测的433MHZ待检测信号。

所述网络匹配模块与所述场强检测模块无线连接。所述各场强检测子系统中的单片机分别通过SPI接口与所述强检测模块连接。所述控制单片机通过SPI接口和场强接收模块连接。所述场强接收模块通过串口连接所述上位机。

如图2和图2续所示，所述强检测模块和场强接收模块均为CC1100芯片，所述控制单片机和各场强检测子系统中的单片机均为STC12LE5608AD；所述各场强检测子系统中的单片机通过SPI接口与所述强检测模块连接方法与所述控制单片机通过SPI接口与所述场强接收模块的连接方法相同。所述场强接收模块U1的SPI片选控制引脚Csn接所述控制单片机U2的P1.2引脚，所述场强接收模块U1的SPI的时钟控制接口SCK引脚与控制单片机U2的P1.7引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的串行数据输入接口SI引脚与所述控制单片机U2的P1.5引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的串行数据输出接口SO引脚与所述控制单片机U2的P1.6引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的接收完成中断接口GDO0引脚与所述控制单片机U2的P0.2引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的射频芯片就绪中断接口GDO2引脚与所述控制单片机U2的P1.3引脚连接。

实施例2：

如图5所示，一种应用技术方案一所述RFID系统场强检测系统的检测方法，由以下具体步骤组成：

步骤1：布设监测点：设置个监测点，，在所述各监测点分别布放一个场强检测子系统；所述上位机记录所述各检测点的序号和位置信息；在本实施例中，设置9个监测点；

步骤2：所述各场强检测子系统并行初始化：均由以下具体步骤组成：

步骤2-1：关闭阅读器；

步骤2-2：所述单片机接收所述场强检测模块监测的RSSI值，将其转发至所述场强接收模块；

步骤2-3：所述场强接收模块将所述各监测点的RSSI值发送至所述上位机；

步骤3：所述上位机将各检测点中最大的RSSI值设置为阅读器不工作阈值；经所述场强接收模块将所述阅读器不工作阈值发送至所述各场强检测子系统中的单片机；

场强检测模块把RSSI值放在RSSI寄存器里面，STC12LE5608AD单片机读取RSSI寄存器值并把该值和该模块序号写到场强检测模块的TX_FIFO寄存器，TX_FIFO寄存器内容被无线被发射出去。CC1100场强接收模块把接收到的待检测信号写进其RX_FIFO寄存器，单片机通过数据端口读取RX_FIFO寄存器值，并把该寄存器值通过串口通信发送到PC上位机。

步骤4：所述各场强检测子系统并行检测RSSI值：均由以下具体步骤组成：

步骤4-1：打开阅读器；

步骤4-2：所述网络匹配模块接收发射信号，将其适配为适合所述场强检测模块检测的待检测信号后输出至所述场强检测模块；

步骤4-3：所述场强检测模块从所述待检测信号中检测RSSI值，发送至所述单片机；

步骤4-4：所述单片机判断所述RSSI值是否大于所述阅读器不工作阈值；如果不大于，转向步骤4-3，如果大于，转向步骤5；

步骤5：所述单片机将所述RSSI值发送至所述场强接收模块；转向步骤6；

步骤6：所述场强接收模块将所述RSSI值发送至所述控制单片机；转向步骤7；

步骤7：所述控制单片机将所述RSSI值发送至所述PC机；

步骤8：PC机显示：所述PC机显示所述场强接收模块转发的各监测点的RSSI值和相应检测点的序号和位置信息。

所述步骤5采用前导码序号协议接收所述各场强检测子系统中单片机发送的RSSI值，由以下步骤组成：

步骤5-1：所述第i个场强检测子系统中单片机与所述场强接收模块建立连接关系，；

步骤5-2：所述第i个场强检测子系统中单片机发送前导码序号至所述场强接收模块，；

步骤5-3：所述场强接收模块接收与所述前导码序号相对应的RSSI值，拒绝接收与其他前导码序号相对应的RSSI值。

打开RFID阅读器情况下，场强检测模块检测到的RSSI值瞬间会增大很多，如图5所示。关闭阅读器时，场强检测模块监测到的RSSI值小于所述阅读器不工作阈值，单片机控制场强检测模块丢弃监测到的RSSI，PC上位机不会显示该RSSI值，本专利由此筛选阅读器工作时的RSSI值在PC上位机显示。

Claims (7)

1.一种RFID系统场强检测系统，其特征在于：由PC机、控制单片机、场强接收模块和一个以上结构相同的场强检测子系统组成；所述各场强检测子系统的相应输出端分别接所述场强接收模块的相应输入端；所述场强接收模块的输出端和输入端分别与所述控制单片机的输入端和输出端双向连接；所述控制单片机的输出端连接所述PC机的输入端；所述各场强检测子系统检测所处监测位置RSSI值，将其经所述场强接收模块和控制单片机发送到上位机；所述上位机用于显示所述各检测位置的RSSI值和所述各检测位置至所述阅读器之间的距离；所述场强检测子系统由网络匹配模块、单片机和场强检测模块组成；所述网络匹配模块用于将接收的阅读器发射信号，将其适配为适合所述场强检测模块检测的待检测信号后输出至所述场强检测模块；所述场强检测模块在所述单片机控制下，检测所述待检测信号的RSSI值，并将其发送至所述场强接收模。

2.根据权利要求1所述的RFID系统场强检测系统，其特征在于：所述阅读器发射信号的频率为915MHz，所述场强检测器工作频率为433MHZ，所述网络匹配模块将所述915MHZ的阅读器发射信号匹配到适合所述场强检测器检测的433MHZ待检测信号。

3.根据权利要求1所述的RFID系统场强检测系统，其特征在于：所述网络匹配模块与所述场强检测器无线连接；所述场强接收模块通过串口连接所述上位机。

4.根据权利要求1所述的RFID系统场强检测系统，其特征在于：所述各场强检测子系统中的单片机分别通过SPI接口与所述强检测模块连接；所述控制单片机通过SPI接口和场强接收模块连接。

5.根据权利要求1所述的RFID系统场强检测系统，其特征在于：所述强检测模块和场强接收模块均为CC1100芯片，所述控制单片机和各场强检测子系统中的单片机均为STC12LE5608AD；所述各场强检测子系统中的单片机通过SPI接口与所述强检测模块连接方法与所述控制单片机通过SPI接口与所述场强接收模块的连接方法相同；所述场强接收模块U1的SPI片选控制引脚Csn接所述控制单片机U2的P1.2引脚，所述场强接收模块U1的SPI的时钟控制接口SCK引脚与控制单片机U2的P1.7引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的串行数据输入接口SI引脚与所述控制单片机U2的P1.5引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的串行数据输出接口SO引脚与所述控制单片机U2的P1.6引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的接收完成中断接口GDO0引脚与所述控制单片机U2的P0.2引脚连接，所述场强接收模块U1的SPI的射频芯片就绪中断接口GDO2引脚与所述控制单片机U2的P1.3引脚连接。

6.一种应用权利要求1所述RFID系统场强检测系统的检测方法，其特征在于：由以下具体步骤组成： 

步骤1：布设监测点：设置监测点，在所述各监测点分别布放一个场强检测子系统；所述上位机记录所述各检测点的序号和位置信息；

步骤2：并行初始化所述各场强检测子系统：均由以下具体步骤组成：

步骤2-1：关闭阅读器；

步骤2-2：所述单片机接收所述场强检测模块监测的RSSI值，将其转发至所述场强接收模块；

步骤2-3：所述场强接收模块将所述各监测点的RSSI值发送至所述上位机；

步骤3：设置阅读器不工作阈值：所述上位机将各检测点中最大的RSSI值设置为阅读器不工作阈值；经所述场强接收模块将所述阅读器不工作阈值发送至所述各场强检测子系统中的单片机；

步骤4：所述各场强检测子系统并行检测RSSI值：均由以下具体步骤组成：

步骤4-1：打开阅读器；

步骤4-2：所述网络匹配模块接收发射信号，将其适配为适合所述场强检测模块检测的待检测信号后输出至所述场强检测模块；

步骤4-3：所述场强检测模块从所述待检测信号中检测RSSI值，发送至所述单片机；

步骤4-4：所述单片机判断所述RSSI值是否大于所述阅读器不工作阈值；如果不大于，转向步骤4-3，如果大于，转向步骤5；

步骤5：所述单片机将所述RSSI值发送至所述场强接收模块；转向步骤6；

步骤6：所述场强接收模块将所述RSSI值发送至所述控制单片机；转向步骤7；

步骤7：所述控制单片机将所述RSSI值发送至所述PC机；

步骤8：PC机显示：所述PC机显示所述场强接收模块转发的各监测点的RSSI值和相应检测点的序号和位置信息。

7.根据权利要求6所述的RFID系统场强检测系统，其特征在于：所述步骤5采用前导码序号协议接收所述各场强检测子系统中单片机发送的RSSI值，由以下步骤组成：

步骤5-1：所述第i个场强检测子系统中单片机与所述场强接收模块建立连接关系，                                                ；

步骤5-2：所述第i个场强检测子系统中单片机发送前导码序号至所述场强接收模块，；

步骤5-3：所述场强接收模块接收与所述前导码序号相对应的RSSI值，拒绝接收与其他前导码序号相对应的RSSI值。