利用单一处理器完成RFID读取器设计
- 2015-03-03 08:59:014977
来源：维库电子市场网
2. RFID 答询机(标签)
一个RFID标签包含了一组IC晶片其中存有关于贴上该标签之物件的独特资讯(像是EPC资料)、一组天线(通常是印刷电路的形式)用以接收来自于读取器的RF能量与传送资讯、以及某些类型的外壳～用来将标签的元件加以封装。特别需要记得的是，前述所提到的「物品(object)」一词适用于任何数量的不同物件，从工厂的商品一直到动物、人类皆适用。从标签到读取器之间的距离是一个重要的系统变数，会受到标签技术的直接影响。标签有被动式、主动式、或者半主动式。
·被动式标签
被动式标签是简单的型态。它们的供电是藉由来自于读取器所传送的RF能量，因而不需要内建电池，所以它们比较便宜、结构较耐用、以及相当的小巧(例如：大约是拇指指甲般的大小)。然而，被动式标签的读取器对标签范围(reader-to-tag range)是有限的，因为其所接收到的功率取决于它们和RFID读取器的实体接近程度。
链结的范围也会因所选择的RF频率而受到影响。低频率(LF)标签通常是采用 125 kHz到 135 kHz的频谱区间，因为它们的范围相当有限，而它们主要是用于存取控制以及动物用标签等方面。高频(HF)标签常在13.56 MHz波段下运作，范围可以达到数尺。它们常使用在简单的一对一物件读取上，像是存取控制、收费系统、以及可携式品项的追踪，好比图书馆的书籍。
在另一方面，UHF标签的运作频率是从850 MHz到950MHz之间，并且具有相当长距离的范围～10呎或更远。此外，因为潜在的更大频宽，所以读取器可以同时对许多这类型的标签进行查询，这点和低频率的一对一标签读取处理程序相反。这个特性可以协助将特定区域内的多重读取器需求小化，也使得UHF标签在业界的存货追踪与控制方面之应用上非常受到欢迎。然而UHF标签无法有效的穿透液体，这是它的主要缺点，也使得它们无法使用在充满液体的物品上，像是饮料以及人体。想要追踪这些品项，通常会以 HF标签来取代。
·半主动式标签
如同被动式标签一样，半主动式标签会将RF能量反射(而非传送)回标签读取器上，以便送出辨识资讯。然而这些标签中还包含了用以供电给其内建IC 的电池。这可以使用在某些有趣的应用领域上，像是标签内建一组感测器。除了静态的辨识资料外，每个答询机还可以传送即时的属性，像是温度、湿度、以及时间戳记(timestamp)等。其所使用的电池只对简单的IC与感测器供电─不包含传送器，半主动式标签因此而可以在成本、尺寸以及收发范围之间取得一个妥协。
·主动式标签
主动式标签则更进一步，使用内建的电池对标签IC(以及任何感测器)与RF传送器供电。由于自身配备有电源，因此它们可以在更大的读取器对标签(reader-to-tag)距离下运作(可达100多公尺)，也可以说，比起被动式或半主动式标签系统，它们让货品能够更快速的通过读取器面前。除此之外，与EPC码比较起来，主动式标签能够携带更多的产品资讯。
在负面效应上，电池缩短了主动式标签的寿命，并且提升了成本与尺寸。主动式标签通常是在433 MHz以及2.4GHz的工业、科学、与医学(ISM)波段下运作，而这些波段可以透过世界上大多数的零件来加以达成。因此，随着许多具有以2.4 GHz为基础之802.11技术与蓝芽模组的无线消费产品出现，这些标签与这些元件的并存性变成了一个重要议题。
3. RFID读取器的软件架构
先前已对RFID读取器的基本功能性做过介绍，现在将介绍如何利用ADI的Blackfin汇聚型(convergent)处理器制作读取器。 RFID读取器软件架构的三个要素是：后端伺服器介面、中介软件、以及前端标签读取器演算法。虽然有所不同，不过这个软件架构的所有要素都能够在一个 Blckfin处理器上同时执行。
·后端伺服器与连结
通常RFID读取器会包含一组网路单元例如有线的乙太网路(IEEE 802.3)、无线的乙太网路(IEEE 802.11 a/b/g)、或是ZigBee(IEEE 802.15.4)，用以将单一RFID读取事件连结至*伺服器上。*伺服器会执行一个资料库应用程式，其功能包括了匹配、追踪、以及储存。在许多应用领域中，还有「警示」功能的出现(在供应链以及库存管理系统上作为re-order的触发之用，或是在安全性应用领域上用以给警卫的一个警示)。
附带一提，在和后端伺服器进行沟通时，利用执行μClinux之高性能嵌入式处理器所构成的读取器，会比未使用处理器所设计的读取器具有更多好处。由于有可靠的TCP/IP堆叠以及SQL资料库引擎，因而大幅降低在开发过程中的主要整合负担。
·中介软件(middleware)
中介软件这个术语使用在RFID时，会跟使用在其他嵌入式系统时的定义有些不同。以RFID的术语来说，中介软件是介于前端RFID读取器以及后端企业系统之间的转译层(Translation Layer)。中介软件会过滤来自于读取器的资料，并确保其没有被重复读取或是损坏。在早期的RFID系统中，中介软件是在伺服器上执行的，但是现在通常都是在将资料透过企业网路送出之前，就先在读取器上进行RFID资料的过滤。这样程度的功能性提升，是再这个应用使用嵌入式处理器所带来的另一项好处。
·读取器的前端
发生于读取器前端，系统之密集滤波以及密集转换的信号处理程序，需要一个具有强大信号处理性能之元件，模拟数字(A/D)以及数字模拟(D/A)转换器，接着从RFID读取器的观点，来将焦点集中在连结性上面。
混合信号前端(MxFE)IC形成了与标签进行沟通所要使用的介面。MxFE元件为一般性用途的中频子系统、包含有A/D与D/A转换器、低噪音放大器、混频器、自动增益控制(AGC)电路、以及可编程的滤波器。同相及正交(I&Q)资料的输出串流直接与处理器的平行埠连结。
ADI的MxFE IC家族成员组成了可供使用的高性能窄波段接收器，适用于RFID以及其他应用领域。图2所示为典型的MxFE元件之方块图。
图2 具有代表性的MxFE IC-AD9861之方块图