高級RFID閱讀器應(yīng)用對處理器的要求
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作者：David Katz Glen Ouellette Rick Gentile Giuse
時(shí)間：2008-06-04
來源：今日電子
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1 無源標(biāo)簽
最簡單的標(biāo)簽類型是無源標(biāo)簽。它專門利用閱讀器發(fā)送的rf能量來供電，所以它沒有集成電池的尺寸和成本問題。無源標(biāo)簽非常便宜，機(jī)械魯棒性好，而且外形尺寸非常小（約為指甲大?。５?，因?yàn)闊o源標(biāo)簽的接收功率與它到rfid閱讀器的物理距離成比例，所以這類標(biāo)簽的缺點(diǎn)是其閱讀范圍有限。
說到范圍，選用的rf頻率與鏈接的實(shí)際范圍有很大關(guān)系。低頻（lf）標(biāo)簽通常采用125～135khz頻段，因?yàn)樗鼈兊姆秶艿较拗?，所以其主要用途就是訪問控制和動(dòng)物標(biāo)簽。高頻（hf）標(biāo)簽主要工作在13.56mhz頻段，允許的工作范圍大約為一英尺或兩英尺。hf標(biāo)簽的主要用途是簡單的一對一的對象讀取，如訪問控制、收費(fèi)以及跟蹤圖書館的書籍等物品。
超高頻（uhf）標(biāo)簽主要工作在850～950mhz頻段，允許10 英尺甚至更遠(yuǎn)的工作范圍。此外，閱讀器可以同時(shí)查詢許多uhf標(biāo)簽，與一對一的hf標(biāo)簽讀取過程不同。這個(gè)特點(diǎn)也有助于滿足在限定區(qū)域內(nèi)多個(gè)閱讀器的需求。因?yàn)檫@項(xiàng)功能，uhf標(biāo)簽在工業(yè)應(yīng)用中很普遍，用于庫存跟蹤和控制。但是uhf標(biāo)簽的一個(gè)主要缺點(diǎn)是不能有效地穿透液體。這使得它們不能用于充滿液體的對象，例如飲料和人體。在跟蹤這些對象時(shí)，通常采用hf標(biāo)簽來代替。
2 半有源標(biāo)簽
像無源標(biāo)簽一樣，半有源標(biāo)簽將rf能量返回到標(biāo)簽閱讀器來發(fā)送標(biāo)識信息。但是，它還包含一塊電池為標(biāo)簽中的ic部分供電，這樣就可以支持一些有趣的應(yīng)用，如在每個(gè)標(biāo)簽中放置傳感器。采用這種方法，每個(gè)應(yīng)答器不僅可以發(fā)送靜態(tài)的標(biāo)識數(shù)據(jù)，還可以發(fā)送一些實(shí)時(shí)的屬性，如溫度、濕度以及時(shí)間和日期。通過采用僅僅為ic和傳感器供電的電池，半有源標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)在成本、尺寸和范圍之間的折中。
3 有源標(biāo)簽
有源標(biāo)簽采用集成電池為標(biāo)簽ic（以及所有的傳感器）和rf發(fā)射器供電，所以它比半有源標(biāo)簽更進(jìn)了一步。有源標(biāo)簽的工作范圍擴(kuò)展了很大（達(dá)到100多米），這就意味著貨物通過閱讀器的速度可以比無源和半有源標(biāo)簽系統(tǒng)中的速度高得多。另外，有源標(biāo)簽可以攜帶更多的產(chǎn)品信息，不僅僅是一個(gè)簡單的產(chǎn)品id碼。
rfid閱讀器的軟件體系結(jié)構(gòu)
以上介紹的是rfid閱讀器的基本功能，下面將探討如何用一個(gè)處理器來實(shí)現(xiàn)這些功能。rfid閱讀器軟件體系結(jié)構(gòu)的三個(gè)單元是：后端服務(wù)器接口、中間件和前端標(biāo)簽閱讀器算法。雖然軟件體系結(jié)構(gòu)的各單元各不相同，它們都可以同時(shí)運(yùn)行在一個(gè)blackfin處理器上。
后端服務(wù)器及連接
通常，rfid閱讀器包括一個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元，用于將一個(gè)rfid讀取事件連接到中心服務(wù)器。這種后端網(wǎng)絡(luò)接口可能是有線以太網(wǎng)（ieee802.3）、無線以太網(wǎng)（ieee802.11a/b/g）或者例如zigbee（ieee802.15.5）以太網(wǎng)。中心服務(wù)器運(yùn)行一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其功能包括匹配、跟蹤和存儲。在許多應(yīng)用中，還會有一個(gè)“報(bào)警”功能。對于供應(yīng)鏈和庫存管理系統(tǒng)，這可能是重新排列提醒；對于安全應(yīng)用則是一次向警衛(wèi)的報(bào)警。
當(dāng)與后端服務(wù)器通信時(shí)，利用運(yùn)行uclinux操作系統(tǒng)的高性能嵌入式處理器來構(gòu)建閱讀器具有極大的優(yōu)勢。tcp/ip協(xié)議棧的魯棒性和sql數(shù)據(jù)庫引擎的可用性等關(guān)鍵因素降低了開發(fā)過程中可能很巨大的開發(fā)和集成負(fù)擔(dān)。
中間件
在rfid各單元中，中間件是介于前端rfid閱讀器和后端企業(yè)系統(tǒng)之間的軟件翻譯層。中間件過濾閱讀器的數(shù)據(jù)，從而保證沒有多次讀取或無效的數(shù)據(jù)。在早期的rfid系統(tǒng)中，中間件運(yùn)行在服務(wù)器上。但是在閱讀器完成rfid數(shù)據(jù)過濾越來越普遍，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。這種增強(qiáng)的功能是嵌入式處理器帶給這種應(yīng)用的另外一個(gè)好處。
前端閱讀器
信號處理放在閱讀器系統(tǒng)的前端。這種信號處理通常都包含大量的濾波和變換運(yùn)算，這就是為什么必需采用具有很強(qiáng)的信號處理性能的處理器的原因。
用于rfid閱讀器的處理器
blackfin處理器提供有線和無線網(wǎng)絡(luò)的連接。adsp-bf536/7等處理器的芯片內(nèi)有一個(gè)10/100baset的以太網(wǎng)mac子層。在無線方面，可以通過spi和sport外圍設(shè)備接口直接連接到802.15.4 zigbee和ieee 802.11芯片組，無須消耗全部的處理器帶寬就可以達(dá)到傳輸線速率。
處理器的并行外圍接口（ppi）可以直接連接上述的adc/dac。有些處理器包括兩個(gè)ppi，可以進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。
另外，處理器的上述功能使得它對于一維和二維的條形碼應(yīng)用特別有吸引力，因其能在同一器件上完成系統(tǒng)控制、網(wǎng)絡(luò)連接和圖像處理。
從處理器軟件的角度看，rfid閱讀器產(chǎn)品包括連接到混合信號前端所必需的驅(qū)動(dòng)程序。另外，有一個(gè)dma驅(qū)動(dòng)器在傳送數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)時(shí)也是非常有用的。此外還有基于uclinux操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧以及sql數(shù)據(jù)庫引擎。從系統(tǒng)的角度看，附加的功能，例如802.11 wifi卡、usb thumb drive和compactflash卡接口等，可以迅速與blackfin器件集成到一起。
結(jié)論
正如我們所看到的，rfid應(yīng)用不再需要專用的信號處理器用于adc和dac連接，以及用微控制器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。blackfin系列等處理器可以同時(shí)完成網(wǎng)絡(luò)連接和控制功能，為完成轉(zhuǎn)換器連接和模式匹配算法留有足夠的性能余地。這樣也降低了下一代rfid應(yīng)用的材料成本并且加快了產(chǎn)品面市時(shí)間。
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