基于stm32单片机uhfrfid读写器设计

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1、基于STM32单片机UHFRFID读写器设计摘要：使用STM32单片机作为主控芯片，根据RFID的通信原理，对UHFRFID现有系统方案进行对比筛选，推出一种契合实际的低成本、高性能、具有自主知识产权的设计方案。关键词：STM32单片机；读写器；RFID射频识别技术RFID(RadioFrequencyIdentification),是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的一项新技术[1]O1RFID的通信方式RFI

2、D读写器通信分为两个阶段：第一，读写器将基带信号调制到载波上，发送给标签；标签从载波中获取能量，并解调出读写器发出的基带信号，得到读写器发出的命令。第二，阅读器连续发射无调制的载波用以提供标签持续工作所需要的能量，以及标签发射调制需要的载波；标签根据接收到的读写器指令内容，将标签的返回信息调制到来自读写器发射过来的连续载波上(backscattermodulation)。读写器接收到标签返回的信号，解调出所需要的基带信号。由上可知，RFID系统得通信与其他通信系统最大的不同是：当读写器在接收标签返回的微弱信号时，读

3、写器的发射电路同时也在发射一个大功率的无调制的载波，以供给给标签能量和发射调制用的载波。因此，在RFID读写器的天线上始终存在着一个强的载波信号和一个弱标签返回信号，两者完全同频。2方案设计2.1处理器处理器采用的是ST公司的STM32F103VCT6,该芯片采用的是ARM的cortex-M3系列的内核，内部集成8个16位定时器，32位的数据总线宽度，256KB程序存储器，48KB数据RAM,含有CAN/I2C/SPI/USART等接口,12位AD/DA转换器，独立看门狗和窗口看门狗，最大时钟频率72MHz,支持J

4、TAG下载调试，I/O口功能可以软件设置。2.2UHFRFID系统方案方案一：采用专用芯片设计。目前应用到UHFRFID读写器的射频专用芯片有奥地利微电子的AS3992,WJ通信公司(TriQuint)的WJC200,以及Impinj的R2000芯片。优点：集成度高(RFfront-end+Baseband),外围电路简单，易于调试和开发周期短。缺点：有些资料的保密度高，价格也比较高，开发产品的核心芯片受制于人，若芯片停产或者购买不到芯片，相关的开发将付诸东流，开发的产品将受到停产的威胁。方案二：采用通用集成的无线

5、收发芯片的设计。目前应用广泛的有ADI公司推出的ADF7020,TI推出的CC1100,Nordic公司的nRF9058等。这些芯片集成度高，应用广泛，成本低，会给工程师开发带来很大的空间。但由于这些芯片还不是针对RFID通信应用开发使用，因此如果要实现兼容EPCClG2标准的读写器，需要小心的选取和设计。方案三：采用分立元器件设计。即采用Modulator,Demodulator,PA,Balun,AD,DA,PLL等模块实现。这种方式的优点是：気全的自主产权。缺点：成本偏高，体积不易做小，开发周期比较长。方案分

6、析：根据以上三种读写器实现方案综述，从成本、开发周期、自主知识产权等综合来说，选择方案二作为射频设计方案，下图1是设计方案系统框图：3其他电路设计读写器设计方案还包括：射频前端，数字控制以及上位机。射频前端在接收通道采用双通道零中频接收的方案，并且使用ADC采样检测每个通道的信号大小，从而决定哪个通道作为解调使用，接收通路上采用多点直接检波的方法，没有采用和发射通道同样的无线收发模块，主要原因在于RFID系统存在着大发射功率泄露，因此对接收端的线性度提出了很高的要求，一般的无线收发模块接收通道难以满足这种对于高线性

7、度的应用要求，如果采用无线收发模块会限制其读写距离。数字控制部分，主要完成以下几个功能：第一，EPCC1G2协议的处理；第二，协调RF芯片的工作；第三，负责和上位机的通信。因此在设计数字控制的时候，必须仔细的考虑系统工作流程。上位机部分主要提供用户使用的界面。4结论本文提出的UHFRFID读写器硬件设计方案，成本低、易实现，适合市场需求。我们采用此方案成功的完成了UHFRFID读写器的研发，取得了满意的效果。［参考文献］［ljKlausFinkenzeller,著.吴晓峰，陈大才，译.射频识别技术•北京：电子工业出

8、版社，2006.