嵌入式无线频率识别设备的设计与实现

0引言

无线频率自动识别设备(radio frequency identification de-vice RFID)利用射频力一式读取数据并识别目标对象。与条形码或磁条等技术相比较，利用RFID技术识别电子标签，基十其阅读器和收发器之间的无线链接，可获得更加快速}(1J稳定的数据读取能力um若读写器读写范围内存在多个标签，就会导致读写器对接受信号的错误解码，囚此需要采用防冲突算法来防}h数据的碰撞I(IJ导致的系统效率的降低木文设计并实现了一个基十XScale处理器Intel PXA270的电子标签阅读器，它能够远距离识别批量标签，分析了射频识别系统的标签碰撞产生的原囚，并介绍解决标签碰撞的防碰撞算法，这是 一种高性能低成木的电子标签自动识别力一案。

1RFID系统

RFID的控制系统由阅读器Reader和电子收发器两部分组成，阅读器Reader通过天线发出电磁脉冲，收发器接收脉冲并发送已存储的信息到阅读器作为响应。

1.1硬件系统

电子标签阅读器硬件系统结构如图1所不。硬件系统选用Intel公司基十XScale内核的PXA270工业级嵌入式处理器作为电子标签读写器的处理器o PXA270芯片集成了Intel Wire-less MMX无线模块、32KB的指令Cache, 32KB的数据Cache,MMU、外部存储器控制器,LCD控制器,NOR Flash控制器,4个DMA通道、3通道UART , 2个I2C总线控制器,1个IIS总线控制器,4通道PWM定时器和一个内部定时器, GPIO接口、触摸屏接口、USB Host不II USB Device控制器, SD Card/MMC控制器等。读写器的无线发送接收数据模块由Intel 81000芯片、晶振和天线组成。

1.2软件系统

读写器的软件系统包括系统初始化模块、电子标签与读写器通信模块和LCD触摸屏幕显T模块等功能，软件开发环境选用RT-Linux操作系统。电子标签读写器的软件构架如图2所不。

1.3设备驱动

设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。

断处理程序扫描特殊键盘，确定按键并获得扫描码。键盘驱动程序流程图如图4所不。

2电子标签防冲突策略

在电子标签与读写器的通信过程中，若有多个标签同时发送数据时将会出现冲突，导致数据传输错误。为了提高读写器系统的稳定性，必须采用防冲突策略避免标签数据冲突。

2.1 ALOHA动态帧算法

ALOHA算法是一种有效的防冲突算法。在ALOHA算法的执行过程中，由十每个标签都有ID编号，若标签进入读写器的有效识别范围内则自动向读写器发送自身ID，向读写器传输数据，读写器对十每个标签的识别时间为Tmo读写器

由公式(5)可见，当标签数量和帧内slot数量相当时，读写器系统效率接近最大。动态帧长度算法流程如图5所不。

2.2实验数据分析

木文采用动态帧长度ALOHA算法防}h标签数据冲突。实验数据表明，当标签数目达到85个以上时，ALOHA算法的帧时隙slot数目开始急剧增加，这表明标签碰撞次数增加，数

3结束语

木文实现了一个基十XScale处理器的嵌入式电子标签读写器系统。该系统的RFID阅读器封装了底层的硬件驱动，功能模块扩展力一便，实现了对电子标签的识别功能。为了避免标签数据冲突，该系统采用了基十动态帧时隙ALOHA防冲突算法，降低了RFID系统中标签发生碰撞的概率，提高了电子标签系统的识别效率和稳定性。实验结果表明，该系统能够在物流系统中快速准确地检测货品，适合用十潮湿、肮脏等恶劣的环境，具有很好的实用价值。