基于AS3990/AS3991的超高頻RFID讀寫器的設計

作者：時間：2010-05-18 來源：網(wǎng)絡

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隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，人們對各類物品的管理要求越來越高，希望能夠通過物聯(lián)網(wǎng)實時跟蹤每一件物品的當前狀態(tài)。將超高頻RFID（電子標簽）綁定到每一件物品上是實現(xiàn)物品跟蹤的有效手段之一，因而超高頻RFID的應用領域不斷擴大，對超高頻RFID讀寫器的需求量也隨之增大。雖然現(xiàn)在國際、國內(nèi)市場上有一些有品牌的超高頻RFID讀寫器，但其設計方案各有千秋，應用時的穩(wěn)定性、可靠性仍有待改進。因此，怎樣能設計出性能穩(wěn)定、性價比高、適應市場需求的超高頻RFID讀寫器是一個值得探討的問題。
1 AS 3990/AS 3991芯片的特點
AS 3990/AS3991芯片是奧地利微系統(tǒng)公司（microsystems）研制的一款用于超高頻（860 MHz~960 MHz）RFID讀寫器的專用芯片，其封裝形式為64腳QFN封裝。它具有集成度高的特點，芯片內(nèi)集成了接收電路、發(fā)送電路、協(xié)議轉換單元、連接MCU（微控制器）的8 bit并行接口或SPI串行接口等。
接收電路包括混頻器、自動增益控制、低通和高通濾波器、PM和AM解調(diào)器、低級解碼以及CRC校驗等部分。發(fā)送電路包括幅移鍵控或相移鍵控調(diào)制，自動產(chǎn)生幀同步、引導碼、CRC校驗碼，以及低階數(shù)據(jù)編碼、PM和AM調(diào)制器。協(xié)議轉換單元將來自MCU接口的數(shù)據(jù)自動轉換成標準協(xié)議數(shù)據(jù)幀，或將接收的數(shù)據(jù)幀轉換成MCU能接收的數(shù)據(jù)格式。
芯片具有2種工作模式，完全支持ISO18000-6C(EPC Gen2)空中接口協(xié)議，兼容ISO18000-6A/B協(xié)議。芯片具有并行接口或串行接口2種數(shù)據(jù)接口方式，方便與MCU進行數(shù)據(jù)通信。
圖1所示為芯片AS3990/AS3991的組成框圖。

本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/188101.htm

需要發(fā)送給RFID的命令和數(shù)據(jù)信號經(jīng)編碼、調(diào)制、射頻放大后輸出到天線。由天線接收到的RFID響應信號送到芯片的輸入端，在芯片內(nèi)接收信號經(jīng)IQ混頻得到2路中頻信號IQ，再經(jīng)增益、濾波、數(shù)字化轉換就得到了相應的數(shù)字信號。這時如果芯片設置在支持ISO18000-6A/B協(xié)議的直通工作模式，則數(shù)字信號直接由芯片串行接口送出交由系統(tǒng)的MCU進行解碼、CRC校驗以及相關的數(shù)據(jù)處理；如果芯片設置在支持ISO18000-C協(xié)議的工作模式，則數(shù)字信號先由芯片進行解碼（協(xié)議處理）、CRC校驗后存放在FIFO中，再由接口送出交由系統(tǒng)的MCU進行相關的數(shù)據(jù)處理。
2 讀寫器MCU的選取
雖然AS3990/AS3991芯片完全支持ISO18000-C協(xié)議，具有與MCU的接口，能直接輸出解碼后的字節(jié)信息，對MCU處理能力的要求不高。但AS3990/AS3991芯片對ISO18000-6A/B協(xié)議的支持并不完全，只是完成了信號的數(shù)字化過程，且只能直接地、無緩沖地串行輸出碼流，解碼以及數(shù)據(jù)的有效性判斷須外部電路來完成。這樣就面臨2個選擇，或者采用可編程器件（CPLD）進行解碼、校驗而選用運行速度較低的MCU，或者直接采用MCU進行解碼、校驗而選用運行速度較高的MCU?？紤]到系統(tǒng)的緊湊性，采用MCU進行解碼、校驗。
采用ISO18000-6A/B協(xié)議的電子標簽，通過調(diào)制來自讀寫器的射頻能量，將之反向散射，從而將信息數(shù)據(jù)傳送回讀寫器, 經(jīng)AS3990/AS3991芯片處后，得到數(shù)據(jù)幀碼流，最大的數(shù)據(jù)幀長度為128 bit。這些信息數(shù)據(jù)采用FM0技術編碼（即雙相間隔編碼，圖2(c)為二進制數(shù)10110001的FM0編碼示例），傳輸速率為40 kb/s或160 kb/s，允許誤差為±15%，據(jù)此可以計算出射頻信號經(jīng)AS3990/AS3991芯片處理后輸出的碼流脈沖的最小寬度為t_w。