频率可调的多协议RFID读写器设计

摘要：本文分析了读写器和标签之间的通信条件，通过配置无线收发芯片的寄存器可设定芯片的工作频率和传输速率，通过调整芯片外围匹配网络的元件参数达到与芯片的工作频率相匹配，并用软件编程实现所需的编解码方式和数据包格式，得到一种新型适应性强的RFID读写器的设计方案。
关键词：RFID；读写器；频率可调；通信协议；STM32F103VET6

引言
射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是一种通过无线电信号来识别并读取特定目标信息的通信技术。射频识别系统主要包括3部分：标签、读写器、天线。读写器与标签之间通过天线传输射频信号。RFID作为物联网关键应用技术之一，已成为市场关注的焦点，行业发展前景十分广阔。按照标签内部是否带电源，可分为有源标签和无源标签；按照标签的工作频段，可分为低频标签、高频标签、超高频标签和微波标签。随着RFID技术的逐渐成熟，国际上制定了一些通信协议标准，标准中规定了读写器与标签通信的物理介质、通信速率、编码方式、调制方式等。目前经常使用ISO 14443系列、ISO15693系列和ISO 18000系列等标准。
如今RFID技术发展成熟，应用广泛，标签的种类繁多。但目前市面上RFID读写器的通信频率固定，且一般只满足某一种或者两种ISO协议标准。频率相同且遵循的通信协议相同，是标签和读写器能正常通信的必要条件。对于工作在某种频段并符合某种通信协议的标签，只能选用满足这种频率和这种通信协议的读写器才能读取。目前，市场上那些频段固定、通信协议单一的射频读写器已经不能满足实际生产的需求了。
基于此，本文所设计的RFID读写器可根据待读取标签的频率及协议的不同，调整自身的参数信息，以实现多种标签的读取。还可以提高读写器的利用率，减少RFID读写器的种类，降低读写器的成本，给使用者提供方便。

1 系统方案设计
RFID读写器选用STM32F103VET6芯片作为主控制器，与标签通信的部分选用CC1101射频收发模块。读写器结构如图1所示。

主控制器STM32F103VET6与射频收发模块CC1101之间通过SPI接口传输数据，CC1101负责与标签通信。液晶显示模块用来显示读写器系统的状态和所读取的标签信息。读写器可以通过Wi—Fi无线收发模块和其他设备无线通信，可以将读取到的标签信息传送到远端。
读写器在与标签通信时，信号最终是以电磁波的形式传播的。STM32F103VET6将要传输的数字信息编码后传输给CC1101，经CC1101调制成高频的射频电磁波RF1传播出去。标签接收到RF1信号后，将自身的信息调制成RF2发送出去。读写器中的CC1101将RF2射频信号解调，再经STM 32F103VET6处理器解码，获得标签的数据信息。整个通信过程如图2所示。