主动式超高频射频识别系统设计

　　射频识别（RFID）是一种利用射频信号进行识别的技术，它的基本原理是利用应答器直接发射或反射的电磁波来进行通信。根据系统应答器向读写器通信方式可以分为主动式和被动式两种。主动式射频就识别系统由于其通信距离远、可靠性强、通信速率高等优点适用于军事、物流、交通、物品实时跟踪定位等领域[1]。过去由于主动式射频识别系统的应答器体积和功耗较大、电池寿命有限等因素,严重限制了主动式RFID 系统的应用和普及；近年来射频和数字集成电路以及高容量小体积电池技术的快速发展，使主动式射频识别系统在很多应用领域进入实用化阶段。

　　1 系统的硬件组成与通信协议设计

　　基于RFIC 的主动式射频识别系统设计有利于实现系统的小型化，低功耗，可靠性和灵活性，本文采用Chipcon 公司的CC1100 作为无线数据传输模块，进行系统设计。

　　1.1系统组成和原理

　　1.1.1 应答器与读写器组成

　　系统由应答器和读写器两部分组成，如图1 所示，应答器部分由无线传输单元、控制单元和供电单元组成；读写器部分由无线传输单元、控制单元和数据传输单元组成。

　　图 1 系统组成原理图

　　读写器中数据传输单元由两块 CC1100 组成，其中一片工作于315MHz，用于发射单频点载波，形成激活场区，另一片工作于433MHz，用于与应答器进行半双工通信；控制单元采用TI 的超低功耗单片机MSP430，降低了系统功耗。控制单元用于配置CC1100 寄存器，处理CC1100 接收到的数据，并向外提供RS232/485 接口。应答器中数据传输单元为一片CC1100，用来与读写器进行无线通信；控制单元用于配置CC1100 寄存器，并对CC1100 的状态进行管理。

　　1.1.2 控制单元与无线传输单元接口

　　CC1100 与MSP430 采用SPI 接口连接，图1 中已经给出了它们之间的连接方式。SPI 总线接口技术是一种高速、高效率的串行接口技术，主要用于扩展外设和进行数据交换。MSP430控制CC1100 进行数据发射和接收数据的流程如图2 所示。

　　图 2 数据发送和数据接收流程

　　1.2系统通信协议

　　应答器与读写器的非接触数据交换构成一个无线数据通信系统,数据通过CC1100 在读写器和应答器之间无线传输,本文设计了以CC1100 作为射频接口的主动式RFID 系统的通信协议,可以将基本控制,通信等功能函数编程写入控制系统,通过调用函数功能模块以完成通信功能。