一種基于zynq的rfid協(xié)議一致性測試平臺及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于ZYNQ的RFID協(xié)議一致性測試平臺及其工作方法，屬于語音識別和的北斗定位的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]RFID協(xié)議一致性測試規(guī)范是隨著RFID標準的發(fā)展而不斷發(fā)展的，制定測試規(guī)范的目的是確定被測設(shè)備的特性與協(xié)議標準的規(guī)定是否一致。如今國際標準化組織ISO和EPCglobal都根據(jù)已發(fā)布的RFID協(xié)議標準制定了相應(yīng)的測試規(guī)范，用于指導(dǎo)進行規(guī)范、可靠的RFID協(xié)議一致性測試。
[0003]RFID是無線通信領(lǐng)域的新興技術(shù)，其協(xié)議一致性測試目前仍然是較多的依靠信號發(fā)生器，頻譜分析儀和額示波器等傳統(tǒng)儀器的組合，但由于RFID技術(shù)在具有無線通信共有的特性之外，又有其獨有的特殊性，采用傳統(tǒng)儀器的組合很難構(gòu)建完善的協(xié)議一致性測試系統(tǒng)。原因如下= (I)RFID讀寫器與標簽的測試與傳統(tǒng)設(shè)備的測試差異較大，采用預(yù)生成的信號無法完成實時通信過程，測試系統(tǒng)必須在極短的時間內(nèi)實時生成信號的能力，傳統(tǒng)的信號發(fā)生器無法滿足該協(xié)議的時序要求；(2)RFID協(xié)議一致性的關(guān)鍵在于測試的完整性，必須根據(jù)一致性測試對被測單元進行完整的物理層和協(xié)議層測試；(3)RFID協(xié)議標準種類眾多，有適用于近距離通信的LF;HF頻段標準，還有使用于遠距離通信的UHF(微波段標準)，各個頻段內(nèi)的標準還由于工作模式，數(shù)據(jù)等的不同而不同。因此，如何用一個通用的測試平臺來覆蓋所有的RFID協(xié)議標準，可靠的實現(xiàn)RFID協(xié)議一致性測試，是急需解決的問題。
[0004]目前應(yīng)用于RFID協(xié)議一致性的系統(tǒng)主要有以下幾種架構(gòu)方式:成功失敗模式、監(jiān)聽模式、激勵/響應(yīng)方式、實時仿真模式;上述幾種模式依次覆蓋了從簡單到復(fù)雜的不同層次的一致性測試要求。
[0005]成功失敗模式:該模式測試系統(tǒng)采用一個參考讀寫器與標簽進行通信，得到通信成功與失敗的結(jié)果。系統(tǒng)構(gòu)成簡單，測試時間極短，適合生產(chǎn)線等測試速度要求高而測試項目要求較少的測試場合
[0006]監(jiān)聽模式:在成功失敗模式下，增加頻譜分析儀和示波器等儀器。參考單元的選擇很大程度上決定了該測試模式的效果，由于測試過程中不僅需要測試協(xié)議規(guī)定的正常流程，還需要執(zhí)行非正常流程來測試被測單元在特定條件下的反應(yīng)。因此，此模式更適合物理層測試。
[0007]激勵響應(yīng)模式:激勵響應(yīng)模式中，參考單元被矢量信號發(fā)生器取代，矢量信號發(fā)生器可以發(fā)射特定的RFID信號給被測單元，同時給矢量信號分析儀發(fā)送一個數(shù)字觸發(fā)標志，在收到這種觸發(fā)時，矢量信號分析儀開始同步采集通信信號以進行分析。這種測試模式具有較強的可控性，可以通過激勵信號主動控制被測單元的狀態(tài)，繼而控制整個流程。
[0008]實時仿真模式:實時仿真模式采用通用的基于FPGA的基帶處理器，同時替代了矢量信號發(fā)生器的信號發(fā)送模塊和矢量信號分析儀的信號分析模塊，配合射頻前端協(xié)同工作。將原本分離的信號發(fā)生和信號分析模塊合二為一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于ZYNQ的RFID協(xié)議一致性測試平臺。
[0010]本發(fā)明還提供一種上述RFID協(xié)議一致性測試平臺的工作方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]一種基于ZYNQ的RFID協(xié)議一致性測試平臺，包括可重構(gòu)RFID基帶處理系統(tǒng)和可擴展接口 ；所述可重構(gòu)RFID基帶處理系統(tǒng)包括核心處理單元、PCI接口邏輯單元、PLX9054和分別與核心處理單元連接的高速存儲單元、QSPI存儲單元、SD卡接口電路;所述可擴展接口包括CPCI接口和分別與核心處理單元連接的FMC接口、PM0D接口、顯示接口電路和用戶控制接口電路;CPCI接口依次連接PLX9054、PCI接口邏輯單元后與核心處理單元連接;所述核心處理單元包括ASIC互聯(lián)驅(qū)動、RFID功能庫、RFID協(xié)議分析庫、應(yīng)用程序庫、PCI互聯(lián)邏輯和信號處理邏輯;所述FMC接口設(shè)置有射頻互聯(lián)接口。
[0013]可重構(gòu)RFID基帶處理系統(tǒng)為多協(xié)議測試的高集成性提供支撐。
[0014]通過FMC接口擴展各類射頻前端，涵蓋ADI的FMC0MSS系列等，覆蓋300Hz?2.4G的頻率范圍；
[0015]通過PMOD接口擴展各類RFID專用ASIC模塊(SPI通信接口，UART通信接口等)；
[0016]通過CPCI接口集成到傳統(tǒng)的頻譜儀，作為RFID應(yīng)用組件，擴展傳統(tǒng)頻譜儀的功能，使其適應(yīng)日益復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)的測試要求。
[0017]ASIC互聯(lián)驅(qū)動用于與RFID ASIC芯片模塊進行通信。
[0018]RFID功能庫用于控制射頻前端解調(diào)器、時鐘發(fā)生器等，并根據(jù)ADC采集的信號分析出RFID協(xié)議測試要求的參數(shù)。
[0019]RFID協(xié)議分析庫用于控制射頻前端調(diào)制器、解調(diào)器，涵蓋RFID協(xié)議測試所需要的信號發(fā)生函數(shù)、RFID協(xié)議測試中所需要的流程控制函數(shù)，并根據(jù)ADC采集的信號分析RFID測試所需要的參數(shù)。
[0020]應(yīng)用程序庫主要包含控制應(yīng)用程序和顯示應(yīng)用程序;控制應(yīng)用程序主要用于控制按鍵，鼠標鍵盤等控制接口，支持用戶與本平臺進行交互;顯示應(yīng)用程序主要用于將測試結(jié)果顯示于VGA或者HDMI等顯示接口。
[0021 ]射頻互聯(lián)接口實現(xiàn)與ADC和DAC互聯(lián)，根據(jù)相應(yīng)的物理接口形式收發(fā)數(shù)據(jù)，并通過DMA方式與高速存儲單元為進行數(shù)據(jù)交互；
[0022]信號處理邏輯通過硬件進行信號的解調(diào)，F(xiàn)FT變換，抽樣等處理。
[0023]本發(fā)明所述基于ZYNQ的RFID協(xié)議一致性測試平臺包括系統(tǒng)運行軟件與固件。平臺運行需要軟件和固件兩部分，軟件用于ARM執(zhí)行，固件用于FPGA執(zhí)行。系統(tǒng)運行軟件主要包含ASIC互聯(lián)驅(qū)動、RFID功能庫、RFID協(xié)議分析庫和應(yīng)用程序庫。固件包括射頻互聯(lián)接口、信號處理邏輯和PCI互聯(lián)邏輯。
[0024]優(yōu)選的，所述核心處理單元為XC7Z045，所述高速存儲單元為DDR3;DDR3為XC7Z045中ARM和FPGA的共享內(nèi)存空間；所述PCI接口邏輯單元為Artix FPGA; QSPI存儲單元為QSPIFlash存儲芯片。XC7Z045為xilinx ZYNQ7000系列高端SOPC產(chǎn)品，集成軟件可編程的高性能ARM CortexA9處理器和硬件可編程的FPGA資源滿足了RFID標準協(xié)議眾多的要求。DDR3采用鎂光32bit位寬DDR3顆粒，高達2.8GB/S數(shù)據(jù)吞吐量的帶寬，為RFID協(xié)議一致性分析過程中存儲大量波形數(shù)據(jù)，暫停波形結(jié)果等提供支持；同時，DDR3作為XC7Z045中ARM和FPGA的共享內(nèi)存空間，為二者數(shù)據(jù)交換提供緩沖池。QSPI Flash存儲芯片選用鎂光大容量NorFlash，在系統(tǒng)啟動時快速配置ZYNQ中的ARM和FPGAc3Artix FPGA處于XC7Z045和PLX9054之間，為二者實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接。PLX9054是由美國PLX公司生產(chǎn)的先進的PCI I/O加速器，采用了先進的PLX數(shù)據(jù)流水線結(jié)構(gòu)技術(shù)，是32位、33MHz的PCI總線主I/O加速器;符合PCI本地總線規(guī)范2.2版，突發(fā)輸速率達到132MB/S，本地總線支持復(fù)用/非復(fù)用的32位地址/數(shù)據(jù)，支持RFID協(xié)議一致性測試平臺通過PCI總線連接傳統(tǒng)測試儀器。
[0025]PCI互聯(lián)邏輯:運行于ARTIX FPGA中，實現(xiàn)XC7Z045與PLX9054進行通信。PLX9054將PCI總線協(xié)議轉(zhuǎn)為local bus協(xié)議，工作區(qū)映射空間分為SO和SI空間。SO空間映射成UART接口邏輯，與ZYNQ7000中的ARM進行串行通信(低速通道)，主要用來傳輸命令字和狀態(tài)字<^1空間映射為FIFO接口邏輯，與XC7Z045中的FPGA進行并行通信，主要實現(xiàn)RFID信號波形數(shù)據(jù)的傳輸(高速通道)JMA邏輯實現(xiàn)FIFO接口邏輯與DDR3存儲芯片的數(shù)據(jù)搬移。
[0026]優(yōu)選的，所述SD卡接口電路設(shè)置有大容量SD卡，所述顯示接口電路包括HDMI接口和VGA接口。大容量SD卡采用離線方式存儲波形數(shù)據(jù)，實現(xiàn)波形數(shù)據(jù)從測試平臺到通用處理平臺(如X86)等轉(zhuǎn)移，利用通用處理平臺的強大數(shù)據(jù)分析處理功能進行更加完善的數(shù)據(jù)分析。此外，也可作為Linux系統(tǒng)設(shè)備樹，文件系統(tǒng)等存儲空間。
[0027]一種上述RFID協(xié)議一致性測試平臺的工作方法，包括步驟如下:
[0028]I)選擇測試模式，通過PMOD接口和FMC接口連接外接板卡;具體實施步驟如下:
[0029]a)成功/失敗模式:
[0030]1.如果測試高頻Tag，則通過PMOD接口連接相應(yīng)協(xié)議的高頻RFID ASIC模塊；
[0031 ] ?.如果測試超高頻Tag，則通過PMOD接口連接相應(yīng)協(xié)議的超高頻RFID ASIC模塊；
[0032]b)監(jiān)聽模式:
[0033]1.如果測試高頻Tag，則通過PMOD接口連接相應(yīng)協(xié)議的高頻RFID ASIC模塊；
[0034]i 1.如果測試超高頻Tag，則通過PMOD接口連接相應(yīng)協(xié)議的超高頻RFID ASIC模塊；
[0035]ii1.FMC接口連接支持相應(yīng)RFID通信頻段的射頻前端；
[0036]c)實時仿真模式:
[0037]1.FMC接口連接支持相應(yīng)RFID通信頻段的射頻前端；
[0038]2)根據(jù)測試模式，加載相應(yīng)的軟件和固件;具體加載步驟如下:
[0039]a)成功/失敗模式:
[0040]1.XC7Z045的ARM加載RFID ASIC模塊相對應(yīng)的互聯(lián)驅(qū)動程序；
[0041 ] i1.XC7Z045的ARM加載用戶控制應(yīng)用程序和顯示應(yīng)用程序；
[0042]b)監(jiān)聽模式:
[0043]1.XC7Z045的ARM加載RFID ASIC模塊相對應(yīng)的互聯(lián)驅(qū)動程序；
[0044]i1.XC7Z045的ARM加載用戶控制應(yīng)用程序和顯示應(yīng)用程序；