一種支持多接口協(xié)議通信的超高頻rfid讀寫(xiě)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種支持多接口協(xié)議通信的超高頻RFID讀寫(xiě)器，包括超高頻讀寫(xiě)模塊、接口轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊。超高頻讀寫(xiě)模塊用于實(shí)現(xiàn)超高頻RFID讀寫(xiě)功能，主要由RFID收發(fā)器、功率放大器、處理器、射頻天線組成；接口轉(zhuǎn)換模塊用于將超高頻讀寫(xiě)模塊輸出的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合RS232或RS485或以太網(wǎng)/無(wú)線網(wǎng)接口格式的數(shù)據(jù)，主要由AVR單片機(jī)、模擬多路復(fù)用器1和2、電平轉(zhuǎn)換模塊1和2、網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)變壓器、以太網(wǎng)接口和WI-FI天線組成。本發(fā)明的超高頻RFID讀寫(xiě)器不但可以方便地進(jìn)行信息讀寫(xiě)，還可以直接進(jìn)行接口模式切換，支持多種主流通信接口，在一定程度上拓寬了超高頻讀寫(xiě)器的應(yīng)用范圍。
【專利說(shuō)明】一種支持多接口協(xié)議通信的超高頻RFID讀寫(xiě)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域技術(shù)，尤其涉及一種支持多接口協(xié)議通信的超高頻RFID
讀寫(xiě)器。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線射頻技術(shù)RFID (Radio Frequency Identification)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與識(shí)別目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸即可通過(guò)射頻信號(hào)的空間發(fā)射進(jìn)行傳輸信息。將RFID技術(shù)標(biāo)簽化后，可以呈現(xiàn)出許多實(shí)用性很強(qiáng)的性能特點(diǎn)，比如:掃描速度快、體型小巧、抗污染性強(qiáng)、穿透性強(qiáng)、記憶容量大、內(nèi)容安全等。鑒于以上特點(diǎn)，基于RFID的讀寫(xiě)技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)控制和交通運(yùn)輸行業(yè)，尤其是物流領(lǐng)域。RFID讀寫(xiě)技術(shù)是傳統(tǒng)傳感網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)，而傳感網(wǎng)又是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，因此隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，RFID讀寫(xiě)技術(shù)也會(huì)與時(shí)俱進(jìn)地在各種技術(shù)指標(biāo)方面有發(fā)展的需求和空間。
[0003]融合RFID技術(shù)的讀寫(xiě)器按照不同頻率數(shù)量級(jí)可以細(xì)分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(麗)四類。低頻(LF)和高頻(HF)技術(shù)下的讀寫(xiě)器一般采用電磁耦合原理，分別工作在125KHz和13.54MHz左右，但是此種頻率下的RFID讀寫(xiě)器存在許多缺陷，比如:讀寫(xiě)距離短、傳輸速度慢、應(yīng)用領(lǐng)域窄、安全保密性差等。而超高頻(UHF)技術(shù)下的讀寫(xiě)器一般采用電磁發(fā)射原理，工作在902?928MHz之間，符合IS018000-6C協(xié)議，相比之下其優(yōu)勢(shì)為:讀寫(xiě)距離長(zhǎng)，可達(dá)IOm以上；傳輸速度快，每秒可讀取170余張電子標(biāo)簽、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大；應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挘恢С侄鄻?biāo)簽讀??；安全保密性強(qiáng)等。
[0004]由于RFID技術(shù)的需求量逐漸增加，相關(guān)的研究和發(fā)明也有了一定的成果。申請(qǐng)?zhí)枮?00810231545.8的專利公開(kāi)了一種RFID多協(xié)議讀寫(xiě)器切換方法極其控制切換系統(tǒng)，該發(fā)明通過(guò)上位機(jī)發(fā)送軟件命令控制改變硬件參數(shù)來(lái)切換RFID射頻收發(fā)時(shí)所遵循的通信協(xié)議，該切換協(xié)議的過(guò)程主要通過(guò)混頻電路改變收發(fā)頻率，來(lái)滿足射頻通信協(xié)議的切換功能。
[0005]通過(guò)以上現(xiàn)狀分析可以看出，雖然目前很多開(kāi)發(fā)者在RFID讀寫(xiě)方面的研究重心放在兼容多頻段、多射頻通信協(xié)議方面而忽略了數(shù)據(jù)接口的多元化，因此對(duì)于簡(jiǎn)化超高頻讀寫(xiě)器的工作流程，在確保讀寫(xiě)過(guò)程順利完成的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接口協(xié)議的轉(zhuǎn)換及傳輸，仍然需要有進(jìn)一步的拓展性研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種支持多接口協(xié)議通信的超高頻RFID讀寫(xiě)器。用戶不但可以方便地利用本發(fā)明進(jìn)行高速超高頻RFID信息讀寫(xiě)操作，還可以利用本發(fā)明直接進(jìn)行接口模式切換，支持多種主流通信接口，在一定程度上拓寬了超高頻讀寫(xiě)器的應(yīng)用范圍。
[0007]一種支持多接口協(xié)議通信的超高頻RFID讀寫(xiě)器，包括超高頻讀寫(xiě)模塊和電源模塊。超高頻讀寫(xiě)模塊用于實(shí)現(xiàn)超高頻RFID讀寫(xiě)功能，主要由RFID收發(fā)器、功率放大器、處理器、射頻天線組成。處理器完成對(duì)數(shù)據(jù)的編碼和解碼，超高頻讀寫(xiě)模塊發(fā)射時(shí)，處理器完成基帶編碼，編碼方式為脈沖寬度編碼PIE (Pulse interval Encoding)，并由串口送到RFID收發(fā)器；超高頻讀寫(xiě)模塊接收時(shí)，處理器對(duì)由RFID收發(fā)器送來(lái)的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，解碼方式支持雙向間隔碼編碼FMO (B1-PhaseSpace)和延遲調(diào)制碼Miller兩種方式。RFID收發(fā)器用來(lái)接收和發(fā)射數(shù)據(jù)，發(fā)射時(shí)，對(duì)處理器串口送來(lái)的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行ASK調(diào)制，內(nèi)部混頻器產(chǎn)生840?960MHz的頻率，由功率放大器進(jìn)行超高頻信號(hào)放大后,通過(guò)射頻天線進(jìn)行發(fā)射；接收時(shí)，對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，支持ASK和PSK兩種方式，解調(diào)后的數(shù)據(jù)送入處理器。電源模塊用于提供電路工作需要的直流電源。主要由開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片、線性調(diào)壓器以及穩(wěn)壓濾波電路組成。
[0008]其特征在于，所述超高頻RFID讀寫(xiě)器還包括接口轉(zhuǎn)換模塊，用于將超高頻讀寫(xiě)模塊輸出的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合RS232或RS485或以太網(wǎng)/無(wú)線網(wǎng)接口格式的數(shù)據(jù)。主要由AVR單片機(jī)、模擬多路復(fù)用器I和2、電平轉(zhuǎn)換模塊I和2、網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)變壓器、以太網(wǎng)接口和W1-FI天線組成。其中，
[0009]AVR單片機(jī)接收上位機(jī)的指令，并通過(guò)串口傳輸對(duì)超高頻RFID讀寫(xiě)器的控制指令，控制系統(tǒng)工作在不同模式，在接口轉(zhuǎn)換模式時(shí)，根據(jù)上位機(jī)的指令選擇正確的數(shù)據(jù)接口。單片機(jī)的TXD端接模擬多路復(fù)用器I的一個(gè)復(fù)選端Yl，對(duì)應(yīng)的公共端Y接超高頻讀寫(xiě)模塊處理器的RXD端，用于傳輸指令；單片機(jī)的RXD端接電平轉(zhuǎn)換模塊I的ROUT端，用于接收上位機(jī)的指令；單片機(jī)的兩個(gè)輸出端口與模擬多路復(fù)用器I的地址端相連，用于選擇不同的通道，完成工作模式的切換；另外兩個(gè)輸出端口與模擬多路復(fù)用器2的地址端相連，用于選擇不同的通道，切換不同的數(shù)據(jù)接口 ；還有一個(gè)輸出端口接電平轉(zhuǎn)換模塊2的傳輸方向控制端控制RS485數(shù)據(jù)的傳輸方向。
[0010]模擬多路復(fù)用器I和2均為雙4通道多路復(fù)用器，用于在AVR單片機(jī)控制下選擇不同的通道。模擬多路復(fù)用器1、2的地址端分別與單片機(jī)的兩個(gè)輸出端口相連，控制選擇不同的通道。模擬多路復(fù)用器I的公共端X與模擬多路復(fù)用器2的公共端Y相連，復(fù)選端XO與讀寫(xiě)模塊處理器的TXD相連；模擬多路復(fù)用器I的公共端Y與讀寫(xiě)模塊處理器的RXD相連，復(fù)選端Yl接單片機(jī)的TXD，復(fù)選端Y2接模擬多路復(fù)用器2的公共端X。模擬多路復(fù)用器2三路復(fù)選端Y2、Y0、Y3分別接電平轉(zhuǎn)換模塊1、2和網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊的串行信號(hào)TTL電平輸入端；復(fù)選端XO接電平轉(zhuǎn)換模塊2的串行信號(hào)TTL電平輸出端。
[0011]電平轉(zhuǎn)換模塊I和2用于進(jìn)行串行信號(hào)TTL電平與RS232和RS485信號(hào)電平之間的互相轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換模塊I和2均有兩路轉(zhuǎn)換通道，它們的TTL電平信號(hào)輸入端分別與模擬多路復(fù)用器2的復(fù)選端Y2、Y0相連，輸出端分別接RS232接口和RS485接口 ；電平轉(zhuǎn)換模塊2的RS485電平輸入輸接RS485接口，輸出端與模擬多路復(fù)用器2的復(fù)選端XO相連。
[0012]網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊用于進(jìn)行串行信號(hào)TTL電平與以太網(wǎng)絡(luò)傳輸或無(wú)線基帶傳輸信號(hào)電平之間的互相轉(zhuǎn)換。網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊的串行信號(hào)TTL電平輸入端與模擬多路復(fù)用器2的復(fù)選端Υ3相連，輸出以太網(wǎng)格式信號(hào)的管腳分別與網(wǎng)絡(luò)變壓器的輸入管腳相連；無(wú)線信號(hào)輸出管腳與W1-FI天線相連，自行啟動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。
[0013]網(wǎng)絡(luò)變壓器將以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行放大并增強(qiáng)抗干擾能力。信號(hào)輸入端與網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊輸出以太網(wǎng)格式信號(hào)的管腳相連，輸出端接以太網(wǎng)接口。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):[0015]1.本發(fā)明可以使用戶快速進(jìn)行RFID標(biāo)簽的超高頻讀寫(xiě)，并對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步數(shù)據(jù)處理。
[0016]2.本發(fā)明通過(guò)增加接口轉(zhuǎn)換模塊，可以在讀取RFID數(shù)據(jù)后方便地選擇RS232接口、RS485接口或以太網(wǎng)接口以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送格式進(jìn)行初步處理后的RFID數(shù)據(jù)傳輸，使本發(fā)明所述的超高頻RFID讀寫(xiě)器可以進(jìn)行多種協(xié)議的通信。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述讀寫(xiě)器的總體結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為AVR單片機(jī)連接圖；
[0019]圖3為模擬多路復(fù)用器1連接圖；
[0020]圖4為模擬多路復(fù)用器2連接圖；
[0021 ]圖5為電平轉(zhuǎn)換模塊1連接圖；
[0022]圖6為電平轉(zhuǎn)換模塊2連接圖；
[0023]圖7為網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊連接圖；
[0024]圖8為網(wǎng)絡(luò)變壓器連接圖；
[0025]圖9為電源模塊連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]支持多接口協(xié)議通信的超高頻RFID讀寫(xiě)器的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，包括超高頻讀寫(xiě)模塊、接口轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊三大部分。超高頻讀寫(xiě)模塊通過(guò)串口與接口轉(zhuǎn)換模塊相連，經(jīng)過(guò)接口轉(zhuǎn)換模塊的處理，可以有選擇的轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)接口、RS232接口、RS485接口以及無(wú)線發(fā)送格式。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的最高控制層是用戶上位機(jī)，上位機(jī)控制單片機(jī)進(jìn)行操作指令的下發(fā)與地址選通，并以此來(lái)設(shè)置整個(gè)系統(tǒng)的工作模式。超高頻讀寫(xiě)模塊封裝為一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，超高頻讀寫(xiě)模塊采用ImpinJ R2000技術(shù)，支持讀寫(xiě)兼容ISO 18000-6C的RFID標(biāo)簽，功率調(diào)節(jié)范圍為13?30dbm，頻率范圍為840?960MHz。
[0028]超高頻讀寫(xiě)模塊主要RFID收發(fā)器、功率放大器、ARM7處理器、射頻天線組成。上位機(jī)將下發(fā)的指令通過(guò)RS232接口傳送給AVR單片機(jī)，再由AVR單片機(jī)的串口傳送到超高頻讀寫(xiě)模塊中的ARM7處理器，從而控制系統(tǒng)工作模式的轉(zhuǎn)換。當(dāng)超高頻讀寫(xiě)模塊工作在發(fā)射模式時(shí)，ARM7根據(jù)PIE編碼方式將暫存于其中的傳輸信息進(jìn)行基帶編碼，然后通過(guò)超高頻讀寫(xiě)模塊內(nèi)部的串口直接傳送給RFID收發(fā)器，RFID收發(fā)器進(jìn)一步完成傳輸信息的ASK調(diào)制，使調(diào)制信號(hào)提升至900MHz的超高頻頻段，并啟動(dòng)功率放大器RFPA進(jìn)行信號(hào)的放大，最后由射頻天線發(fā)射出去，實(shí)現(xiàn)超高頻發(fā)射功能；當(dāng)超高頻讀寫(xiě)模塊工作在接收模式時(shí)，ARM7處理器啟動(dòng)RFID收發(fā)器進(jìn)行數(shù)據(jù)接收(支持ASK和PSK兩種方式)，RFID收發(fā)器自行對(duì)接收的超高頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，然后通過(guò)內(nèi)部串口直接發(fā)送給ARM7，ARM7處理器進(jìn)行解碼(支持FM0和Miller兩種方式)，解碼后通過(guò)串口回傳至接口轉(zhuǎn)換模塊等待進(jìn)一步接口轉(zhuǎn)化并傳輸。
[0029]接口轉(zhuǎn)換模塊主要由AVR單片機(jī)、模擬多路復(fù)用器1和2、電平轉(zhuǎn)換模塊1和2、網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)變壓器、以太網(wǎng)接口、W1-FI天線組成。其中，[0030]AVR單片機(jī)主要由ATMEGA32芯片組成，如圖2所示，由電源模塊輸出的3.3V電壓進(jìn)行供電，外接11.0592MHz的晶振電路提供ATMEGA32的時(shí)鐘信號(hào)。ATMEGA32的輸出端口PAO和PAl兩個(gè)管腳分別與模擬多路復(fù)用器I (⑶4052_1)地址端A、B管腳相連，通過(guò)PAO和PAl管腳組合編碼控制⑶4052_1選擇不同的通道，實(shí)現(xiàn)工作模式的切換。若工作在控制指令傳輸狀態(tài)則通過(guò)組合編碼選通通道I ;若工作在接口轉(zhuǎn)換模式則通過(guò)組合編碼選通通道O。單片機(jī)輸出端口 PA4、PA5與模擬多路復(fù)用器2 (⑶4052_11)的地址端A、B管腳相連接，通過(guò)PA4、PA5組合編碼控制模擬多路復(fù)用器2 (⑶4052_11)選擇不同的通道，實(shí)現(xiàn)不同接口的切換。PBO管腳與電平轉(zhuǎn)換模塊2的一個(gè)三極管的基極相連，控制RS485信號(hào)的讀寫(xiě)方向。
[0031]模擬多路復(fù)用器I和2各采用一片⑶4052，分別為⑶4052_1和⑶4052_11，接線圖分別如圖3、4所示，均由電源模塊提供的5V電壓供電。
[0032]⑶4052_1的A、B兩管腳分別與AVR單片機(jī)的PAO和PAl管腳相連，用以接收從AVR單片機(jī)出發(fā)送的地址選通信號(hào)。⑶4052_1的Y2與⑶4052_11的X相連，Y與讀寫(xiě)模塊的RXD相連，Yl與單片機(jī)的TXD相連，X與⑶4052_11的RXD相連，XO與讀寫(xiě)模塊的TXD相連。
[0033]CD4052_II的A、B兩管腳分別與AVR單片機(jī)的PA4、PA5管腳相連接。其Y與CD4052_I的X相連，X與CD4052_I的Y2相連。Y2與電平轉(zhuǎn)換模塊I (MAX232ESA)相連，X0, YO均與電平轉(zhuǎn)換模塊2 (MAX487ESA)相連，Y3與網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊(RM04)相連。
[0034]電平轉(zhuǎn)換模塊I采用MAX232AESA芯片，如圖5所示，通過(guò)電源模塊進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后的3.3V進(jìn)行供電。T2IN管腳與⑶4052_11的Y2相連，R20UT管腳與單片機(jī)的RXD相連。MAX232AESA將串行信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換，通過(guò)瞬變抑制二極管防止電平轉(zhuǎn)換后電流過(guò)大引起擊穿，然后通過(guò)負(fù)載電阻將符合RS232的電平信號(hào)送入COM端口的相應(yīng)針腳，實(shí)現(xiàn)串口與RS232接口的轉(zhuǎn)換功能。
[0035]電平轉(zhuǎn)換模塊2采用MAX487ESA芯片，如圖6所示，由電源模塊進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換后的
3.3V進(jìn)行供電。MAX487ESA的TTL電平信號(hào)輸入端4接CD4052_II的YO ；TTL電平信號(hào)輸出端I接⑶4052_11的X0。MAX487ESA的RS485電平信號(hào)由管腳6輸入，管腳7輸出。AVR單片機(jī)上的PBO通過(guò)三極管Q5與MAX487ESA芯片的使能端相連，控制信號(hào)讀寫(xiě)方向。通過(guò)電平轉(zhuǎn)換后運(yùn)算放大器的差分信號(hào)端的兩路電平，經(jīng)過(guò)瞬變抑制二極管，可以引出兩路差分電平信號(hào)，實(shí)現(xiàn)串口與RS485接口的轉(zhuǎn)換功能。
[0036]網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊采用RM04芯片，如圖7所示，通過(guò)電源模塊提供的5V電壓進(jìn)行供電。RM04模塊通過(guò)UART_RX管腳與CD4052_II的Y3相連，用于接收串行信號(hào)。當(dāng)RM04模塊接收串行信號(hào)以后，模塊內(nèi)部自行進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成符合以太網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男畔⒏袷揭约胺蠠o(wú)線基帶傳輸?shù)男畔⒏袷?。管腳RXIPl、TXOPl、RXINl、TXONl、RXIP2、TX0P2、RXIN2、TX0N2分別與網(wǎng)絡(luò)變壓器8個(gè)一次側(cè)管腳相連接，用于傳輸初步轉(zhuǎn)換后的以太網(wǎng)格式的信息。由于RM04模塊自行啟動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，因此利用WLAN進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)指示。
[0037]網(wǎng)絡(luò)變壓器采用兩個(gè)2(F001N芯片，如圖8所示。RM04模塊前述8個(gè)代表以太網(wǎng)接口的管腳分別根據(jù)正負(fù)信號(hào)的順序與2(F001N的一次側(cè)線圈的兩頭相連，將攜帶信息的差模信號(hào)傳送到了網(wǎng)絡(luò)變壓器的一次側(cè)，進(jìn)行增強(qiáng)信號(hào)和增強(qiáng)抗干擾能力的網(wǎng)絡(luò)變壓過(guò)程。由于變壓器需要電壓驅(qū)動(dòng)，因此由VDD進(jìn)行1.8V的供電。2(F001N的二次側(cè)按照順序?qū)⑼ㄟ^(guò)變壓的差模信號(hào)線與以太網(wǎng)的網(wǎng)口(圖8中JP4的前8位管腳)相連，第9個(gè)管腳設(shè)置一個(gè)LED燈作為串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口的指示燈。通過(guò)上述兩段處理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)串口與以太網(wǎng)口的轉(zhuǎn)換功能。
[0038]電源模塊的組成如圖9所示，主要包括開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片TPS5430、線性調(diào)壓器LMl 117以及穩(wěn)壓濾波電路。12?24V直流電通過(guò)抑制瞬時(shí)電流過(guò)大、濾波過(guò)程后，經(jīng)過(guò)TPS5430進(jìn)行降壓操作，從BOOT端和PH端輸出，經(jīng)過(guò)LC濾波器，使輸出電壓穩(wěn)定在5V左右，作為其它模塊中相關(guān)元器件的電源。繼而經(jīng)過(guò)濾波電路將5V電壓輸出到LM1117，通過(guò)線性調(diào)壓過(guò)程，使5V電壓降至3.3V，作為其它模塊相關(guān)元器件的電源。
[0039]超高頻RFID讀寫(xiě)器讀卡時(shí)的工作過(guò)程如下:
[0040]系統(tǒng)上電后，單片機(jī)初始化狀態(tài)為開(kāi)啟⑶4052_1的Yl通道，等待控制指令的下發(fā)。上位機(jī)將控制指令下發(fā)給單片機(jī)，單片機(jī)將該信息封裝成為帶有幀頭、校驗(yàn)的通信協(xié)議數(shù)據(jù)幀格式，通過(guò)串口發(fā)送給超高頻讀寫(xiě)模塊的處理器ARM7，ARM7處理器根據(jù)指令運(yùn)行。當(dāng)RFID射頻卡接近超高頻讀寫(xiě)模塊時(shí)，RFID收發(fā)器感應(yīng)并放大射頻卡中的調(diào)制信號(hào)，并立即進(jìn)行解調(diào)(ASK或者PSK)。解調(diào)后的基帶信號(hào)回傳至ARM7處理器，在處理器中進(jìn)行信息解碼(FM0或Miller)。解碼后的信號(hào)通過(guò)串口將信息下發(fā)至接口轉(zhuǎn)換模塊的⑶4052_1。單片機(jī)預(yù)先解析上位機(jī)指令時(shí)，按其中的指令進(jìn)一步進(jìn)行⑶4052_11的地址選通工作，進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換工作。接口轉(zhuǎn)換模式的確定可以依據(jù)用戶的需求，通過(guò)AVR單片機(jī)的A、B管腳將用戶所需的接口轉(zhuǎn)換類型控制字下發(fā)至CD4052_II中，根據(jù)該控制字繼續(xù)之后的接口轉(zhuǎn)換過(guò)程。若用戶需要轉(zhuǎn)換為RS232類型接口，則⑶4052_11將串行信號(hào)傳送到MAX232AESE電平轉(zhuǎn)換模塊中，該電平轉(zhuǎn)換模塊將串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合RS232數(shù)據(jù)格式的差分信號(hào)，并通過(guò)RS232串口輸出；若用戶所需轉(zhuǎn)換為RS485類型接口，則⑶4052_11將串行信號(hào)傳送到MAX487ESA電平轉(zhuǎn)換模塊中，該電平轉(zhuǎn)換模塊將串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合RS485數(shù)據(jù)格式的差分信號(hào)，通過(guò)兩根差分信號(hào)線輸出；若用戶需要轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)類型接口，CD4052_II將串行信號(hào)直接傳送到網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊RM04，RM04模塊將其轉(zhuǎn)換為符合以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)格式信號(hào)，并傳送到網(wǎng)絡(luò)變壓器2(F001N的一次側(cè)相應(yīng)管腳，20F001N通過(guò)變壓線圈將以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)和抗干擾能力增強(qiáng)后，在二次側(cè)將變壓后的以太網(wǎng)差模信號(hào)直接送入以太網(wǎng)口中，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)信息輸出。在以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換的同時(shí)，開(kāi)啟無(wú)線W1-FI接口，可以在傳送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)同時(shí)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式傳送無(wú)線基帶信息。
[0041]超高頻RFID讀寫(xiě)器寫(xiě)卡時(shí)的工作過(guò)程如下:
[0042]上位機(jī)調(diào)用超高頻讀寫(xiě)模塊發(fā)射驅(qū)動(dòng)程序，并將其發(fā)送到超高頻讀寫(xiě)模塊的ARM7處理器中，ARM7處理器根據(jù)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行發(fā)射程序。用戶將RFID射頻卡接近超高頻讀寫(xiě)模塊時(shí)，RFID收發(fā)器發(fā)射寫(xiě)卡信號(hào)，通過(guò)功率放大器放大后發(fā)射超高頻電磁波，首先將射頻卡中的信息擦出，繼而寫(xiě)入所需發(fā)送的信息。
【權(quán)利要求】
1.一種支持多接口協(xié)議通信的超高頻RFID讀寫(xiě)器，包括超高頻讀寫(xiě)模塊和電源模塊；超高頻讀寫(xiě)模塊用于實(shí)現(xiàn)超高頻RFID讀寫(xiě)功能，主要由RFID收發(fā)器、功率放大器、處理器、射頻天線組成；處理器完成對(duì)數(shù)據(jù)的編碼和解碼，超高頻讀寫(xiě)模塊發(fā)射時(shí)，處理器完成基帶編碼，編碼方式為脈沖寬度編碼PIE，并由串口送到RFID收發(fā)器；超高頻讀寫(xiě)模塊接收時(shí)，處理器對(duì)由RFID收發(fā)器送來(lái)的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，解碼方式支持雙向間隔碼編碼FMO和延遲調(diào)制碼Miller兩種方式；RFID收發(fā)器用來(lái)接收和發(fā)射數(shù)據(jù)，發(fā)射時(shí)，對(duì)處理器串口送來(lái)的基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行ASK調(diào)制，內(nèi)部混頻器產(chǎn)生840~960MHz的頻率，由功率放大器進(jìn)行超高頻信號(hào)放大后，通過(guò)射頻天線進(jìn)行發(fā)射；接收時(shí)，對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，支持ASK和PSK兩種方式，解調(diào)后的數(shù)據(jù)送入處理器；電源模塊用于提供電路工作需要的直流電源，主要由開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片、線性調(diào)壓器以及穩(wěn)壓濾波電路組成；其特征在于，所述超高頻RFID讀寫(xiě)器還包括接口轉(zhuǎn)換模塊，用于將超高頻讀寫(xiě)模塊輸出的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合RS232或RS485或以太網(wǎng)/無(wú)線網(wǎng)接口格式的數(shù)據(jù)；主要由AVR單片機(jī)、模擬多路復(fù)用器1和2、電平轉(zhuǎn)換模塊1和2、網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)變壓器、以太網(wǎng)接口和W1-FI天線組成；其中，AVR單片機(jī)接收上位機(jī)的指令，并通過(guò)串口傳輸對(duì)超高頻RFID讀寫(xiě)器的控制指令，控制系統(tǒng)工作在 不同模式，在接口轉(zhuǎn)換模式時(shí)，根據(jù)上位機(jī)的指令選擇正確的數(shù)據(jù)接口 ；單片機(jī)的TXD端接模擬多路復(fù)用器1的一個(gè)復(fù)選端Y1，對(duì)應(yīng)的公共端Y接超高頻讀寫(xiě)模塊處理器的RXD端，用于傳輸指令；單片機(jī)的RXD端接電平轉(zhuǎn)換模塊1的ROUT端，用于接收上位機(jī)的指令；單片機(jī)的兩個(gè)輸出端口與模擬多路復(fù)用器1的地址端相連，用于選擇不同的通道，完成工作模式的切換；另外兩個(gè)輸出端口與模擬多路復(fù)用器2的地址端相連，用于選擇不同的通道，切換不同的數(shù)據(jù)接口 ；還有一個(gè)輸出端口接電平轉(zhuǎn)換模塊2的傳輸方向控制端，控制RS485數(shù)據(jù)的傳輸方向；模擬多路復(fù)用器1和2均為雙4通道多路復(fù)用器，用于在AVR單片機(jī)控制下選擇不同的通道；模擬多路復(fù)用器1、2的地址端分別與單片機(jī)的兩個(gè)輸出端口相連，控制選擇不同的通道；模擬多路復(fù)用器1的公共端X與模擬多路復(fù)用器2的公共端Y相連，復(fù)選端X0與所述超高頻讀寫(xiě)模塊處理器的TXD相連；模擬多路復(fù)用器1的公共端Y與超高頻讀寫(xiě)模塊處理器的RXD相連，復(fù)選端Y1接AVR單片機(jī)的TXD，復(fù)選端Y2接模擬多路復(fù)用器2的公共端X ;模擬多路復(fù)用器2三路復(fù)選端Y2、Y0、Y3分別接電平轉(zhuǎn)換模塊1、2和網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊的串行信號(hào)TTL電平輸入端；復(fù)選端Χ0接電平轉(zhuǎn)換模塊2的串行信號(hào)TTL電平輸出端；電平轉(zhuǎn)換模塊1和2用于進(jìn)行串行信號(hào)TTL電平與RS232和RS485信號(hào)電平之間的互相轉(zhuǎn)換；電平轉(zhuǎn)換模塊1和2均有兩路轉(zhuǎn)換通道，它們的串行信號(hào)TTL電平輸入端分別與模擬多路復(fù)用器2的復(fù)選端Υ2、Υ0相連，輸出端分別接RS232接口和RS485接口 ；電平轉(zhuǎn)換模塊2的RS485電平輸入輸接RS485接口，輸出端與模擬多路復(fù)用器2的復(fù)選端Χ0相連；網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊用于進(jìn)行串行信號(hào)TTL電平與以太網(wǎng)絡(luò)傳輸或無(wú)線基帶傳輸信號(hào)電平之間的互相轉(zhuǎn)換；網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊的串行信號(hào)TTL電平輸入端與模擬多路復(fù)用器2的復(fù)選端Υ3相連，輸出以太網(wǎng)格式信號(hào)的管腳分別與網(wǎng)絡(luò)變壓器的輸入管腳相連；無(wú)線信號(hào)輸出管腳與W1-FI天線相連，自行啟動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模式；網(wǎng)絡(luò)變壓器將以太網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行放大并增強(qiáng)抗干擾能力；信號(hào)輸入端與網(wǎng)口轉(zhuǎn)換模塊輸出以太網(wǎng)格式信號(hào)的管腳相連，輸出端接以太網(wǎng)接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持多接口協(xié)議通信的超高頻RFID讀寫(xiě)器，其特征在于，上電時(shí)AVR單片機(jī)與模擬多路復(fù)用器I地址選通端相連的兩個(gè)輸出端口被初始化為接通模擬多路復(fù)用器I的公共端Y和復(fù)選端Yl，AVR單片機(jī)由TXD端通過(guò)串口傳輸對(duì)超高頻RFID讀寫(xiě)器的控制指令。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK103729668SQ201410016367
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】楊建棟, 于洪波, 方麗英, 唐劼, 趙寒 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)