多協(xié)議uhf rfid讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種栽培系統(tǒng)，尤其是一種基于種植專家云的智能型土培植物生長栽培系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]RFID技術應用面非常廣，在物流管理、交通管理、公共場所服務、物品跟蹤等方面有很多的應用。典型的RFID系統(tǒng)主要由閱讀器(Reader)和標簽(Tag)兩部分組成，其工作原理是閱讀器和標簽利用電磁波的耦合或傳輸來進行識別和通信。閱讀器發(fā)出包含指令的電磁波，若有標簽在其工作區(qū)域，則標簽依據(jù)閱讀器指令回復發(fā)射包含相關信息的電磁波。閱讀器收到標簽的回復信息后，再次發(fā)出相關指令進行控制，如此循環(huán)來完成最終的通信過程。
[0003]UHF RFID技術的標準目前還沒有達到全球統(tǒng)一，呈現(xiàn)多種標準并存的局面。目前全球較為通用的標準為EPC Global標準第一類第二代UHF RFID協(xié)議(EPC Global ClGen2)，簡稱IS018000-6C。中國的RFID技術應用的標準化研宄工作相對來說起步較晚，隨著對這一產業(yè)重要性認識的加深，也于2013年年底推出了中國自己的國家標準《信息技術射頻識別800/900MHZ空中接口協(xié)議》。目前市場上大多數(shù)產品為單純針對單個協(xié)議。

【發(fā)明內容】

[0004]為了適應市場需求和解決多種協(xié)議并存的問題，本發(fā)明提出一種能夠適用于IS018000-6C和中國自己的標準GB/T 29768-2013協(xié)議的UHF RFID讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)，目的在于實現(xiàn)多協(xié)議的通信，并且通用性強，可在各平臺之間移植。本發(fā)明采用的技術方案是:
一種多協(xié)議UHF RFID讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)，包括:
控制模塊、與控制模塊連接的發(fā)送鏈路和接收鏈路；
發(fā)送鏈路包括:與控制模塊連接的CRC校驗碼產生模塊、與CRC校驗碼產生模塊連接的發(fā)送鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊、與控制模塊連接的編碼模塊；編碼模塊包括MUX選擇器、PIE編碼模塊和TPP編碼模塊；
發(fā)送鏈路工作時，根據(jù)外部控制信號選擇使用哪種協(xié)議，并且給MUX選擇器發(fā)送一個信號，決定使用與所選擇的協(xié)議對應的編碼方式；并利用PIE編碼模塊或TPP編碼模塊對需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行相應的編碼，即進行PIE編碼或TPP編碼；
接收鏈路包括:解碼模塊、與解碼模塊連接的接收鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊和CRC校驗模塊、防碰撞模塊；解碼模塊包括同步碼檢測模塊和FMO解碼模塊；
同步碼檢測模塊用于根據(jù)接收數(shù)據(jù)的前同步碼來檢測出接收數(shù)據(jù)所采用的的協(xié)議；并給防碰撞模塊發(fā)送相應控制信號，使得防碰撞模塊采用相對應的防碰撞處理算法；
FMO解碼模塊用于對接收數(shù)據(jù)進行FMO解碼；
防碰撞模塊用于根據(jù)同步碼檢測模塊發(fā)來的控制信號，采用相對應的防碰撞處理算法;
CRC校驗模塊用于對解碼后數(shù)據(jù)進行CRC校驗；
控制模塊用于根據(jù)處理數(shù)據(jù)的協(xié)議進行相應的時序控制和狀態(tài)控制；
還包括:
給控制模塊，以及發(fā)送鏈路和接收鏈路中的各模塊提供工作時鐘的時鐘分頻器。
[0005]進一步地，所述防碰撞模塊進行的算法處理具體為:若當前接收數(shù)據(jù)采用的協(xié)議為IS018000-6C協(xié)議，則采用Slotted Aloha算法來防止碰撞；若當前接收數(shù)據(jù)采用的協(xié)議為GB/T 29768-2013協(xié)議使用DDS-BT算法來防止碰撞。
[0006]進一步地，發(fā)送鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊和接收鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊都采用異步FIFO工作方式。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明提出了能夠適用于IS018000-6C和中國自己的標準GB/T 29768-2013協(xié)議的UHF RFID讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)，實現(xiàn)多協(xié)議的通信，并且通用性強，可在各平臺之間移植。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明在RFID讀寫器中的連接和位置示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的結構邏輯圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]本發(fā)明提出的RFID讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)，采用verilog語言編寫描述其內部邏輯結構，可以在多種不同的開發(fā)板及ARM核上實現(xiàn)。在整個RFID讀寫器中連接方式和位置如圖1所示:
數(shù)字基帶系統(tǒng)部分通過UART、SPI等通用接口，可與外部PC客戶端相連。數(shù)字基帶系統(tǒng)部分經過濾波器濾波之后與模擬射頻部分相連，將信號發(fā)射出去，實現(xiàn)與標簽的通信。
[0012]數(shù)字基帶系統(tǒng)部分的主要作用為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的編解碼，防碰撞處理，整個系統(tǒng)與標簽之間的應答時序控制。
[0013]圖2所示為整個數(shù)字基帶系統(tǒng)的框架結構圖，整個系統(tǒng)主要包括以下部分:
控制模塊、與控制模塊連接的發(fā)送鏈路和接收鏈路；
發(fā)送鏈路包括:與控制模塊連接的CRC校驗碼產生模塊、與CRC校驗碼產生模塊連接的發(fā)送鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊(即圖2中上面的那個RAM)、與控制模塊連接的編碼模塊；圖2中，編碼模塊包括MUX、PIE編碼模塊和TPP編碼模塊；
發(fā)送鏈路工作時，根據(jù)外部控制信號(可來自于PC客戶端)選擇使用哪種協(xié)議，并且給MUX選擇器發(fā)送一個信號，決定使用與所選擇的協(xié)議對應的編碼方式；并利用PIE編碼模塊或TPP編碼模塊對需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行相應的編碼；若選擇IS018000-6C協(xié)議對需要發(fā)送的數(shù)據(jù)利用PIE編碼模塊進行PIE編碼(采用狀態(tài)機實現(xiàn))；若選擇GB/T 29768-2013協(xié)議利用TPP編碼模塊對需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行TPP編碼。
[0014]CRC校驗碼產生模塊可產生CRC-5或CRC-16校驗碼。
[0015]接收鏈路包括:解碼模塊、與解碼模塊連接的接收鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊(即圖2中下面的那個RAM)和CRC校驗模塊、防碰撞模塊；解碼模塊包括同步碼檢測模塊和FMO解碼模塊；
同步碼檢測模塊用于根據(jù)接收數(shù)據(jù)的前同步碼來檢測出接收數(shù)據(jù)所采用的的協(xié)議；并給防碰撞模塊發(fā)送相應控制信號，使得防碰撞模塊采用相應的防碰撞處理算法；由于IS018000-6C協(xié)議和GB/T 29768-2013協(xié)議的前同步碼是不一樣的，并且每種協(xié)議有兩種同步碼。從濾波器接收到信號之后，同步碼檢測模塊會檢測出是哪種協(xié)議，然后給防碰撞模塊發(fā)送一個信號，用來決定使用哪種防碰撞處理算法。
[0016]FMO解碼模塊按照IS018000-6C協(xié)議對接受信號進行FMO解碼；按照GB/T29768-2013協(xié)議對接收數(shù)據(jù)進行FMO解碼；
防碰撞模塊:若當前接收數(shù)據(jù)采用的協(xié)議為IS018000-6C協(xié)議，則采用Slotted Aloha算法來防止碰撞；若當前接收數(shù)據(jù)采用的協(xié)議為GB/T 29768-2013協(xié)議使用DDS-BT算法來防止碰撞；本例中的防止碰撞，指的是多標簽通信時，防止多標簽的各接收數(shù)據(jù)的碰撞。
[0017]CRC校驗模塊用于對解碼后數(shù)據(jù)進行CRC校驗；
控制模塊:整個協(xié)議仿真器的控制部分，IS018000-6C和GB/T 29768-2013協(xié)議均有若干種不同的狀態(tài)，每種狀態(tài)又對應若干種不同的命令；控制模塊主要分為時序控制和狀態(tài)控制。時序控制部分負責與標簽的應答時序，比如讀寫器先發(fā)送一個query命令，會等待標簽的相應，如果沒有響應會繼續(xù)等待，知道收到正確響應。狀態(tài)控制負責控制模塊中的狀態(tài)迀移；狀態(tài)控制就是負責讀寫器發(fā)送指令的選擇以及對接受指令的分析，比如讀寫器會處于 select，query, ack 等狀態(tài)。
[0018]該數(shù)字基帶系統(tǒng)還包括給控制模塊，以及發(fā)送鏈路和接收鏈路中的各模塊提供工作時鐘的時鐘分頻器。
[0019]由于各模塊間工作頻率不盡相同，因此需要緩沖數(shù)據(jù)來保證正常工作，本發(fā)明在發(fā)送鏈路和接收鏈路中各自設置了數(shù)據(jù)緩存模塊，并都采用異步FIFO方式來實現(xiàn)；發(fā)送鏈路和接收鏈路中各有數(shù)據(jù)緩存模塊，讀寫數(shù)據(jù)互不干擾。
[0020]本發(fā)明所涉及的術語解釋如下:
PIE編碼--脈沖寬度編碼
TPP編碼—截斷式脈沖位置編碼 MUX——二選一選擇器
FMO--雙相間空號編碼
Slotted aloha--隨機槽時隙防碰撞算法
DDS-BT一一動態(tài)分散收縮二叉樹算法 CRC 循環(huán)冗余校驗碼。
【主權項】
1.一種多協(xié)議UHF RFID讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)，其特征在于，包括: 控制模塊、與控制模塊連接的發(fā)送鏈路和接收鏈路； 發(fā)送鏈路包括:與控制模塊連接的CRC校驗碼產生模塊、與CRC校驗碼產生模塊連接的發(fā)送鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊、與控制模塊連接的編碼模塊；編碼模塊包括MUX選擇器、PIE編碼模塊和TPP編碼模塊； 發(fā)送鏈路工作時，根據(jù)外部控制信號選擇使用哪種協(xié)議，并且給MUX選擇器發(fā)送一個信號，決定使用與所選擇的協(xié)議對應的編碼方式；并利用PIE編碼模塊或TPP編碼模塊對需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行相應的編碼，即進行PIE編碼或TPP編碼； 接收鏈路包括:解碼模塊、與解碼模塊連接的接收鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊和CRC校驗模塊、防碰撞模塊；解碼模塊包括同步碼檢測模塊和FMO解碼模塊； 同步碼檢測模塊用于根據(jù)接收數(shù)據(jù)的前同步碼來檢測出接收數(shù)據(jù)所采用的的協(xié)議；并給防碰撞模塊發(fā)送相應控制信號，使得防碰撞模塊采用相對應的防碰撞處理算法； FMO解碼模塊用于對接收數(shù)據(jù)進行FMO解碼； 防碰撞模塊用于根據(jù)同步碼檢測模塊發(fā)來的控制信號，采用相對應的防碰撞處理算法; CRC校驗模塊用于對解碼后數(shù)據(jù)進行CRC校驗； 控制模塊用于根據(jù)處理數(shù)據(jù)的協(xié)議進行相應的時序控制和狀態(tài)控制； 還包括: 給控制模塊，以及發(fā)送鏈路和接收鏈路中的各模塊提供工作時鐘的時鐘分頻器。
2.如權利要求1所述的多協(xié)議UHFRFID讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)，其特征在于: 所述防碰撞模塊進行的算法處理具體為:若當前接收數(shù)據(jù)采用的協(xié)議為IS018000-6C協(xié)議，則采用Slotted Aloha算法來防止碰撞；若當前接收數(shù)據(jù)采用的協(xié)議為GB/T29768-2013協(xié)議使用DDS-BT算法來防止碰撞。
3.如權利要求1所述的多協(xié)議UHFRFID讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)，其特征在于: 發(fā)送鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊和接收鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊都采用異步FIFO工作方式。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多協(xié)議UHF RFID讀寫器數(shù)字基帶系統(tǒng)，包括：控制模塊、與控制模塊連接的發(fā)送鏈路和接收鏈路。發(fā)送鏈路包括：與控制模塊連接的CRC校驗碼產生模塊、與CRC校驗碼產生模塊連接的發(fā)送鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊、與控制模塊連接的編碼模塊；編碼模塊包括MUX、PIE編碼模塊和TPP編碼模塊；發(fā)送鏈路工作時，根據(jù)外部控制信號選擇使用哪種協(xié)議，并且給MUX選擇器發(fā)送一個信號，決定使用與所選擇的協(xié)議對應的編碼方式。接收鏈路包括：解碼模塊、與解碼模塊連接的接收鏈路數(shù)據(jù)緩存模塊和CRC校驗模塊、防碰撞模塊；解碼模塊包括同步碼檢測模塊和FM0解碼模塊。本發(fā)明可實現(xiàn)多協(xié)議的通信，并且通用性強。
【IPC分類】G06K17-00
【公開號】CN104680214
【申請?zhí)枴緾N201510111560
【發(fā)明人】徐振, 王衛(wèi)東, 陳嵐
【申請人】江蘇物聯(lián)網研究發(fā)展中心
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月13日