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基于CC2500的2.45GHz RFID系统设计

作者:刘振文 来源:微型机与应用 2012-03-29 09:13:34

摘要:提出了一种基于CC2500射频芯片的低成本2.45GHzRFID系统设计方案。从硬件电路设计和软件实现两方面,解决RFID系统中有源标签的功耗问题,并在CC2500的硬件功能基础之上,利用时分多址(TDMA)与频分多址(FDMA)相结合的方法实现多标签识别的防碰撞算法。

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  4 系统软件实现流程

  阅读器软件实现过程中有以下几个主要命令:

  (1)Query命令:阅读器对标签进行查询的命令。

  (2)QueryAck命令:标签响应阅读器查询的命令,其中含有标签ID等信息。

  (3)Kill命令:阅读器识读完标签后,使其处于沉默状态,不再响应同一阅读器查询的命令。

  (4)Active命令:阅读器用于软件复位在识别场内所有标签的命令。

  阅读器开机复位后,在主信道上持续地发送Query命令,一旦收到标签回复的QueryAck命令,阅读器都默认为有多个标签存在,则首先识别该回复的标签,并在主信道上发送Kill命令将其灭活,其后,循环查询64个子信道。遍查子信道时,在第一个子信道上发送一个Query命令,若在指定时间内没收到标签回复,则直接到下一个子信道查询;若收到标签回复,识别后发送Kill命令将其灭活,然后在该子信道上再发送一个Query命令,重复以上过程,直到在指定时间内收不到标签回复为止,表明该子信道上的所有标签都已读出,继续下一个子信道的查询。当64个子信道都查完,即所有标签都已识别,回到主信道上持续发送Query命令等待标签回复。阅读器软件流程如图4所示。

  标签软件流程如图5所示,标签平时处于“激活的WOR”模式(是指接收到Query命令马上响应的WOR模式,区别于下面的“灭活的WOR”,它是指接收到Query命令但不响应的WOR模式),在主信道上侦听阅读器的查询。当标签进入阅读器磁场,被定时唤醒处于RX状态时(设定RX的持续时间是两倍的Query查询周期),肯定能接收到一个完整的Query命令,随机延时后进行CCA检测,若信道空闲,则发送一个QueryAck命令,然后等待阅读器返回的Kill命令。标签收到Kill命令表示识读成功,则进入灭活的WOR状态;若收不到,表示由于标签回复碰撞或其他原因识读不成功,则在原来的信道上进入RX状态侦听阅读器重发的Query命令。

  如果标签在平时收到阅读器的Query命令,随机延时后的CCA检测结果是信道忙,表明有多个标签需要识别,因此随机跳到64个子信道其中之一,进入RX状态侦听阅读器的Query命令。在子信道上与阅读器的通信过程和在主信道上的过程几乎一样,唯一差别是当标签的CCA检测表明信道忙时,不再随机选择信道,而是在原来的子信道上处于RX状态侦听阅读器重发的Query命令。

  无论标签处于哪种状态,收到Kill命令后,表示标签被阅读器成功读取,回到主信道上进入灭活的WOR模式,在标签控制器中启动一个专用的计时器用来标示标签是否离开了阅读器的磁场。只要标签还在同一阅读器的识别范围内,在被唤醒时还是能收到Query命令,此时标签已被该阅读器读取过,不再作出响应,清零专用计时器,重新计时。如果计时器超过一定时间都没收到Query命令,则表明标签已经离开该阅读器的识别范围,关闭计时器,标签进入激活的WOR模式,等待下一个阅读器的查询。

  RFID应用越来越广泛,本文提出一种体积小、成本低、简单易行的2.45GHz频段的RFID系统设计方案,重点阐述了如何降低有源标签功耗与防碰撞算法的实现,论证其现实可行性,具有较高实用价值。

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