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基于AS3992的UHF RFID读写模块的研究与开发

作　者: 林宇
导　师: 易建军
学　校: 华东理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: UHF RFID AS3992 射频模块读写器
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 263次
引　用: 3次
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内容摘要

当前UHF RFID 读写器在应用环节中始终受到读写器支持标准单一、功耗较高、体积较大、移植困难和控制软件不完善等功能上的限制,从而导致硬件设备不能对系统信息管理软件给予最大程度的支持。通过设计基于奥地利微电子AS3992射频芯片的UHFRFID射频模块,将极大提高射频模块的硬件性能以满足各应用需求,同时方便该模块在各嵌入式系统间的移植。本文以设计一款支持标准多样化、读写速度快、读写距离远、拥有多种通信接口、适用于固定式读写器或手持式RFID终端的RFID读写模块为目标,设计和论证了基于AS3992的UHF RFID射频模块总体方案,重点研究了射频模块硬件部分设计、射频模块控制软件设计和射频模块的仿真与系统功能测试。论文的主要工作体现在以下几个方面：(1)研究基于AS3992的UHF RFID射频模块发送与接收电路,设计射频模块的定向耦合电路、VCO外围电路、差分输出电路及低通滤波电路；并针对射频领域PCB制版需求,解决PCB设计过程中的电磁兼容与电磁干扰问题,完成PCB布局与布线,对常见的铺铜接地和过孔问题给予解决,并完成电路的阻抗匹配及BOM的选择。(2)针对AS3992芯片特性及EPC-Gen2标准的基本流程,构建相互独立的底层通讯、AS3992操作规程、中间层协议及应用程序4层软件架构,完成UHF RFID射频模块控制软件的设计,实现读写模块在MCU的控制下对标签的读写操作及锁标签、销毁标签操作,并实现多标签读写过程中通过自动调整Q值的方式进行防碰撞识别。(3)针对AS3992芯片对ISO18000-6B和EPC-Gen2标准双重支持的特性,研究并完成射频模块在Simulink中发射电路与接收电路的仿真,构建Simulink中电子标签射频口模型,完成读写器与标签之间的通信仿真验证。通过测试基于AS3992的UHF RFID射频模块功能,并在同等测试环境下与其他主流射频模块进行对比分析,本论文所开发的射频模块能够达到UHF RFID领域的应用需求指标,具有支持标准多样化、读写速度快、读写距离远、拥有多种通信接口等特点,有一定的实际应用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外发展现状及趋势  10-14
  1.3 RFID读写系统概述  14-16
    1.3.1 RFID系统组成及工作原理  14-15
    1.3.2 UHF RFID 读写器组成结构概述  15-16
  1.4 本课题的研究内容  16-19
第2章 UHF频段EPC-GEN2标准分析  19-29
  2.1 协议概述  19
  2.2 EPC-Gen2协议分析  19-27
    2.2.1 通讯概述  19-20
    2.2.2 EPC-Gen2数据编码  20-23
    2.2.3 EPC-Gen2数据调制  23-24
    2.2.4 EPC-Gen2中读写器对标签的访问  24-27
  2.3 EPC-Gen2与ISO 18000-6A/B的比较  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章基于AS3992的UHF RFID射频模块硬件设计方案  29-49
  3.1 UHF RFID射频模块设计方案分析  29-32
    3.1.1 基于Impinj R1000射频芯片的读写器设计方案分析  29-30
    3.1.2 基于PHYCHIPS PR9000射频芯片的读写器设计方案分析  30-31
    3.1.3 采用基带处理+射频前端的射频模块设计方案分析  31-32
  3.2 基于AS3992的射频模块方案设计  32-42
    3.2.1 基于AS3992芯片的UHF RFID读写模块设计方案概述  32-34
    3.2.2 基于AS3992芯片的UHF RFID射频模块的数据发送与接收  34-39
    3.2.3 基于AS3992芯片的UHF RFID读写模块外围电路设计  39-42
  3.3 电磁兼容与电磁干扰  42-44
  3.4 PCB布局  44-45
  3.5 PCB布线  45-46
  3.6 铺铜、接地和过孔  46-47
  3.7 阻抗匹配及RF元器件外围容阻的选择  47-48
  3.8 本章小结  48-49
第4章 UHF RFID射频模块控制软件设计  49-63
  4.1 系统程序架构  49-52
  4.2 系统通讯数据格式  52-54
    4.2.1 系统通讯数据格式简介  52-53
    4.2.2 常用系统通讯数据格式  53-54
  4.3 UHF RFID读写器程序总体流程  54-62
    4.3.1 读标签程序  54-56
    4.3.2 写标签程序  56-57
    4.3.3 Q值调整算法  57-59
    4.3.4 锁标签程序  59-61
    4.3.5 销毁标签程序  61-62
  4.4 本章小结  62-63
第5章 UHF RFID射频模块系统仿真  63-72
  5.1 仿真总体模型  63-64
  5.2 发射电路信号仿真  64-67
  5.3 接收电路信号仿真  67-69
  5.4 电子标签射频接口  69-71
  5.5 本章小结  71-72
第6章 UHF RFID射频模块系统测试与功能调试  72-82
  6.1 UHF RFID射频模块功能测试  72-77
    6.1.1 AS3992芯片起振频率测试  72-73
    6.1.2 天线反射功率及信号接收强度指示  73-74
    6.1.3 读标签测试  74-75
    6.1.4 写标签测试  75-76
    6.1.5 防碰撞性能测试  76-77
  6.2 UHF RFID模块读标签性能对比分析  77-80
  6.3 UHF RFID模块写标签性能对比分析  80-81
  6.4 本章小结  81-82
第7章总结与展望  82-84
  7.1 课题总结  82
  7.2 课题延续  82-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
附：攻读硕士期间科研成果  88

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