摘要：在分析RFID的物流倉儲管理應用背景的基礎上，對設計所用標簽進行了簡要說明，提出了一種RFID讀寫器設計方案，重點設計了RFID讀寫器硬件和軟件模塊。其中，硬件模塊設計主要包括接收/發(fā)送模塊、對外接口模塊、控制模塊和供電管理模塊；軟件模塊設計主要包括主程序設計和防沖突程序設計兩部分。
RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)技術是一種利用無線射頻通信實現(xiàn)遠距離識別的非接觸自動識別技術。與現(xiàn)代物流領域普遍使用的條碼技術相比，它在讀寫距離、保密性、智能化、環(huán)境適應能力以及使用壽命方面都有顯著的優(yōu)勢。
目前，世界范圍內(nèi)針對RFID的物流應用存在兩種編碼體系，一種是日本UID(Ubiquitous ID)中心提出的UID編碼體系，另一種是美國EPC(Electronic Production Code，電子產(chǎn)品代碼)環(huán)球協(xié)會提出的EPC電子產(chǎn)品編碼標準。這兩種標準在所使用的無線頻段、信息位數(shù)和應用領域等方面都有所不同。而我國還沒有自己正式的標準，但是有關RFID在900MHz頻段應用的電磁檢測工作已經(jīng)基本完成，我國最為關心的是I
另外，對于物流應用來說，成本是企業(yè)最關心的問題。在滿足需要的前提下，選擇最低成本是首當其沖的。UHF(915MHz)射頻工作距離大概在10m左右，已經(jīng)能夠滿足物流應用的需求，而且成本要比微波段低得多。特別是UHF射頻允許采用相對較小的方向性天線，這將使讀寫器的輻射波束定向到一個特定的區(qū)域，這種特點使讀寫器能夠抵御來自于其他讀寫器或發(fā)射機的潛在干擾。
鑒于上述情況，為了促進RFID系統(tǒng)在我國物流倉儲管理領域的大規(guī)模應用，本文提出了一種基于物流倉儲管理應用的讀寫器設計方法。該讀寫器的設計參照 EPC標準，采用915MHz工作頻率，以某公司的RFID標簽芯片的讀寫為目標，電路設計簡單，應用靈活，生產(chǎn)成本低廉。
1 標簽功能簡介
本設計所采用的標簽為工作在860MHz～960MHz的長距離無源標簽，符合IS018000-6標準，工作距離可達8.4m(具體視天線情況而定)，尤其適用于美國物流供應鏈管理和后勤保障系統(tǒng)。該標簽主要有如下特點：
(1)通過RF前端的模擬電路將天線接收能量部分轉化為電量，為內(nèi)部電路供電。
(2)內(nèi)部包含有16位CRC(循環(huán)冗余校驗)編碼，具有很高的數(shù)據(jù)完整性。
(3)擁有快速防沖突機制，運用自身防沖突算法實現(xiàn)了真正的內(nèi)部沖突判斷以及防沖突。
(4)采用64位EPC編碼，且內(nèi)部包含216字節(jié)用戶自定義存儲空間。
當標簽進入RF區(qū)域后，標簽被激活。如果RF區(qū)域信號強度達到標簽工作能量的需要，則標簽進入準備工作狀態(tài)，等待接收讀寫器發(fā)送的指令。標簽接收以及發(fā)送的數(shù)據(jù)都將經(jīng)過CRC進行差錯校驗。同時，還通過曼徹斯特編碼以及FM0編碼對數(shù)據(jù)進行進一步的保護，以此來保證數(shù)據(jù)的安全性。讀寫器通過外部命令結合標簽內(nèi)部防沖突算法來實現(xiàn)多個標簽數(shù)據(jù)的同時讀取與寫入。
2 RFID讀寫器設計
2．1 硬件設計
RFID讀寫器應用在倉儲管理中，除完成簡單的射頻信號收發(fā)處理之外，還需要連接上層倉庫管理系統(tǒng)(Warehouse Management System，WMS)，將接收到的標簽信息傳送到WMs中，以便于系統(tǒng)完成倉庫的入庫、盤點、出庫管理等操作。同時，將物品的貨位等信息通過WMS寫入物品標簽。所以讀寫器總體結構包括四個模塊：接收/發(fā)送模塊、控制模塊、對外接口模塊和供電管理模塊。射頻電路的發(fā)送和接收模塊均由射頻信號形成和信號處理兩個單元組成，射頻功率放大器對已形成的射頻信號進行功率放大，線性放大器對所接收到的射頻信號進行線性放大。所選芯片如表1所示。
在射頻電路設計中，防止和抑制電磁干擾，提高電磁兼容性，是非常重要的環(huán)節(jié)。要選擇介電常數(shù)公差小的基材，并對電路的射頻部分和數(shù)字部分進行分塊處理。射頻部分應盡量使用SMT(表帖式)元件，減少過孔，并在表面加接地金屬屏蔽層。各模塊具體設計如下所述。
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