UHF RFID系统读写器控制处理模块硬件设计

　　UHF RFID系统读写器硬件电路主要由控制处理模块及其外围电路、射频收发模块及天线组成，其中控制处理模块和射频收发模块是读写器硬件系统的核心。控制处理模块又可分为基带处理单元和控制单元，目前国内市面上的UHF RFID系统读写器控制处理模块硬件的主流设计方案是以ASIC(专用集成电路)组件、微处理器来实现。

　　1 控制处理模块的硬件设计

　　UHF RFID系统读写器的控制处理模块主要完成对射频收发模块的控制，实现对高频信号的配置、编码、解码、校验、防碰撞、协议控制，承担读写器与外部设备或主机之间的应用接口等功能。目前，一是在同一片高集成度、高性能单片机、ARM、DSP或FPGA中实现控制处理模块的控制单元与基带处理单元，完成相关功能，其次是将控制单元与基带处理单元分离，采用单片机+单片机、单片机+DSP、单片机+FPGA、DSP+FPGA、ARM+FPGA等多控制器结构的实现方法，前者实现控制单元的协议解析、防碰撞等，后者实现基带处理单元的编码、解码、滤波、校验等，这些基于高端微处理器的读写器占据了市场的主要份额。

　　1.1 控制单元与基带处理单元结合在一起实现控制处理模块

　　此时，微处理器的选择至关重要，要求有相对高的速度、比较高的稳定性和丰富的I/O设备端口，而且还要有相对低的功耗。

　　1.1.1 采用单片机

　　目前单片机常用的有MCS-51系列、PIC系列等器件，以8位、16位为主，一般没有操作系统，采用单片机实现控制处理模块，电路设计比较简单、成本较低，有很强的接口性能。文献控制处理模块就是由C8051F340单片机及其最小系统组成，负责通过USB接口接收上位机发送的指令，解析指令并对射频收发芯片AS3992进行控制，将AS3992的反馈信息传输给上位机。文献利用单片机C8051F120实现控制处理模块，完成信号的编解码、数据处理、与上位机通信并响应其命令等功能。存在的问题是单片机能实现的功能比较简单，逻辑接口数据量较少，功能的扩展能力不强，数据处理速度相对较低，实时性不够，因此适合控制需求相对简单的场合，与现在产品网络化、智能化存在一定的差别。

　　1.1.2 采用ARM处理器

　　ARM系列处理器可靠性、安全性高，功耗低，速度快、处理能力强，接口资源丰富，扩展能力强、兼容性好，同时可加载Linux、WinCE等复杂操作系统，具有较强的事务管理功能，属于高性能的处理器。通常选择ARM7/ARM9/ARM11处理器实现控制处理模块，基带信号的配置、编解码、数据校验、协议控制、多标签的访问以及防冲突过程等通过软件编程实现，交由ARM处理器进行控制，具有较好的实时性，无需外接存储器，在满足要求的同时，可降低成本，缺点是成本相对于单片机较高。文献选用三星公司基于ARM11的S3C6410微处理器通过移植Linux操作系统、软件编程来实现控制处理模块，完成设备驱动，PIE编码、FM0解码、CRC校验等数据处理功能。文献采用三星ARM9微处理器S3C2440A，构建最小硬件系统，移植嵌入式 Linux系统，实现控制处理模块。

　　1.1.3 采用DSP

　　比较高端的读写器控制处理模块常使用DSP芯片，增加读写器的灵敏度，扩展读写距离。DSP芯片信号处理、运算能力强大，编译和执行效率非常高，特别适合数字信号的运算、处理，但控制能力一般，综合应用能力不及单片机。文献采用DSP芯片TMS320F2812PGFA构成整个系统的控制核心及数据处理，负责信号的编码、解码、液晶显示和串口通信等的控制。文献采用DSP芯片ADSP-BF5311实现控制处理模块，控制电路的工作状态，配置外设寄存器，接收基带信号并对其进行处理，完成对基带信号的解码和校验，产生控制标签状态的命令，对其进行编码，并发送给射频模块进行调制和放大，执行防冲突处理程序，控制读写器与计算机的通信，将成功识别的标签ID传送给计算机。

　　1.1.4 采用FPGA