基于FPGA的UHF讀寫器設(shè)計(jì).pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)將成為下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，RFID技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一，近年來(lái)受到了各國(guó)政府及IT研發(fā)人員的廣泛關(guān)注。超高頻（UHF）RFID技術(shù)不僅是當(dāng)前RFID技術(shù)研究的重點(diǎn)，也是物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用推廣的熱點(diǎn)；自主研發(fā)一款高性能的UHF RFID讀寫器在推動(dòng)RFID技術(shù)向前發(fā)展的同時(shí)，也可以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)中的普及。本文以UHF RFID讀寫器軟硬件設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)為重點(diǎn)，內(nèi)容包括與讀寫器功能密切相關(guān)的射頻前端電路設(shè)計(jì)、數(shù)字基帶

2、電路設(shè)計(jì)、防碰撞算法實(shí)現(xiàn)等方面。
　　首先，本文深入分析了ISO/IEC18000-6C協(xié)議，細(xì)化了射頻電路參數(shù)，給出了讀寫器設(shè)計(jì)指標(biāo)，并提出了讀寫器射頻實(shí)現(xiàn)方案。該讀寫器系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，測(cè)試方便，成本較低。讀寫器本振信號(hào)由Si4133-BT芯片提供，能夠滿足跳頻、擴(kuò)頻通信需求；功放電路采用RF2173、RF2376實(shí)現(xiàn)兩級(jí)功率放大，輸出功率達(dá)到20dBm左右；接收電路采用零中頻結(jié)構(gòu)，采用四通道接收電路，有效克服了接收干擾及接收盲區(qū)

3、；數(shù)據(jù)采集電路由高速比較器LM319完成，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效率高。
　　其次，本文采用Verilog HDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)了讀寫器的數(shù)字基帶電路，設(shè)計(jì)中的編解碼模塊、時(shí)序鏈接模塊、檢驗(yàn)電路模塊、通信模塊等數(shù)字基帶電路均采用有限狀態(tài)機(jī)的方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，在ModelSim軟件上對(duì)上述各個(gè)模塊進(jìn)行仿真驗(yàn)證后，在Altera公司的EP1C12QC8N芯片上完成了對(duì)基帶電路的測(cè)試。
　　再次，本文研究了幾種ALOHA衍生的隨機(jī)防碰撞算法，給出了各種A

4、LOHA防碰撞算法的數(shù)學(xué)模型，并且仿真了各種算法系統(tǒng)效率。另一方面，本文還分析了動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA防碰撞算法以及標(biāo)簽數(shù)估計(jì)算法，在對(duì)ISO/IEC18000-6C協(xié)議防碰撞算法深入研究的基礎(chǔ)上，提出并實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽數(shù)選擇改進(jìn)算法，仿真結(jié)果表明，該算法能使系統(tǒng)平均效率達(dá)到33％左右。
　　最后，本文成功進(jìn)行了讀寫器射頻前端電路測(cè)試以及標(biāo)簽數(shù)據(jù)提取，獲得了讀寫器相關(guān)性能參數(shù)，通過(guò)對(duì)測(cè)試圖像和數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果表明本文中的讀寫器達(dá)到了預(yù)期的