论基于物流仓储管理的RFID读写器设计37927.docx

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1、基于物流仓仓储管理理的RFFID读读写器设设计日期：220088-8-19来源：电子子技术应应用 作者：武慧芝芝 朱云云龙 罗罗海波字体： RFID(Raddio Freequeencyy lddenttifiicattionn、射频频识别)技术是是一种利利用无线线射频通通信实现现远距离离识别的的非接触触自动识识别技术术。与现现代物流流领域普普遍使用用的条码码技术相相比，它它在读写写距离、保保密性、智智能化、环环境适应应能力以以及使用用寿命方方面都有有显著的的优势。目前，世界界范围内内针对RRFIDD的物流流应用存存在两种种编码体体系，一一种是日日本UIID(UUbiqquittouss ID

2、D)中心心提出的的UIDD编码体体系，另另一种是是美国EEPC(Eleectmmnicc Prroduuctiion Codde电电子产品品代码)环球协协会提出出的EPPC电子子产品编编码标准准。这两两种标准准在所使使用的无无线频段段、信息息位数和和 应应用领域域等方面面都有所所不同。而而我国还还没有自自己正式式的标准准，但是是有关RRFIDD在9000MHHz频段段应用的的电磁检检测工作作已经基基本完成成，我国国最为关关心的是是IS00180000 6标准准。本质质上EPPC标准准和ISS01880000并不矛矛盾，对对于物流流应用，EEPC标标准则更更为完善善。另外，对于于物流应应用来说说

3、，成本本是企业业最关心心的问题题。在满满足需要要的前提提下，选选择最低低成本是是首当其其冲的。UUHF(9155MHzz)射频频工作距距离大概概在100m左右右，已经经能够满满足物流流应用的的需求，而而且成本本要比微微波段低低得多。特特别是UUHF射射频允许许采用相相对较小小的方向向性天线线，这将将使读写写器的辐辐射波束束定向到到一个特特定的区区域，这这种特点点使读写写器能够够抵御来来自于其其他读写写器或发发射机的的潜在干干扰。鉴于上述情情况，为为了促进进RFIID系统统在我国国物流仓仓储管理理领域的的大规模模应用，本本文提出出了一种种基于物物流仓储储管理应应用的读读写器设设计方泫泫。该读读写

4、器的的设计参参照EPPC标准准，采用用9155MHzz工作频频率以以某公司司的RFFID标标签芯片片的读写写为目标标，电路路设计简简单，应应用灵活活生产产成本低低廉。1标签功能能简介 本设计计所采用用的标签签为工作作在8660MHHz9960MMHz的的长距离离无源标标签，符符合ISSO1880000- 66标准，工工作距离离可达884mm(具体体视天线线情况而而定)，尤尤其适用用于美国国物流供供应链管管理和后后勤保障障系统。该该标签主主要有如如下特点点：(1)通过过RF前前端的模模拟电路路将天线线接收能能量部分分转化为为电量为内部部电路供供电。(2)内部部包含有有16位位CRCC(循环环冗余

5、校校验)编编码，具具有很高高的数据据完整性性。(3)拥有有快速防防冲突机机制，运运用自身身防冲突突算法实实现了真真正的内内部冲突突判断以以及防冲冲突。(4)采用用64位位EPCC编码，且且内部包包含2,16字字节用户户自定义义存储空空间。当标签进入入RF区区域后，标标签被激激活。如如果RFF区域信信号强度度达到标标签工作作能量的的需要，则则标签进进入准备备工作状状态，等等待接收收读写器器发送的的指令。标标签接收收以及发发送的数数据都将将经过CCRC进进行差错错校验。同同时还还通过曼曼彻斯特特编码以以及FMM0编码码对数据据进行进进一步的的保护，以此来来保证数数据的安安全性。读读写器通通过外部部

6、命令结结合标签签内部防防冲突算算法来实实现多个个标签数数据的同同时读取取与写入入。2 RFFID读读写器设设计21硬件件设计RFID读读写器应应用在仓仓储管理理中除除完成简简单的射射频信号号收发处处理之外外，还需需要连接接上层仓仓库管理理系统(Warrehoousee Maanaggemeent SysstemmWMMS)，将将接收到到的标签签信息传传送到WWMS中中，以便便于系统统完成仓仓库的入入库、盘盘点、出出库管理理等操作作。同时时，将物物品的货货位等信信息通过过WMSS写入物物品标签签。所以以读写器器总体结结构包括括四个模模块：接接收发发送模块块、控制制模块、对对外接口口模块和和供电管

7、管理模块块。射频频电路的的发送和和接收模模块均由由射频信信号形成成和信号号处理两两个单元元组成，射射频功率率放大器器对已形形成的射射频信号号进行功功率放大大线性性放大器器对所接接收到的的射频信信号进行行线性放放大。所所选芯片片如表11所示。在射频电路路设计中中，防止止和抑制制电磁干干扰，提提高电磁磁兼容性性，是非非常重要要的环节节。要选选择介电电常数公公差小的的基材，并并对电路路的射频频部分和和数字部部分进行行分块处处理。射射频部分分应尽量量使用SSMT(表帖式式)元件件，减少少过孔，并并在表面面加接地地金属屏屏蔽层。各各模块具具体设计计如下所所述。2111接收发送模模块接收发送送模块功功能框

8、图图如图11所示。收收发及及调制解解调芯片片选用TTI公司司的TRRF69901，功功率放大大芯片选选用Frreesscalle半导导体器件件公司的的MW44IC9915GGMBRR芯片，线线性信号号放大芯芯片选用用RF微微器件公公司的RRF21132。TTRF669011芯片内内部集成成了完整整的射频频接收和和发送电电路，可可以组成成一个半半双工射射频收发发电路。其其工作频频率可以以通过编编程进行行微调， 频率范范围为8860MMHz9300MHzz。MWW4ICC9155是为GGSM应应用而设设计的一一款宽频频带功率率放大芯芯片，它它采用了了Freeesccalee公司最最新的大大电压LL

9、DMOOS IIC技术术，可以以工作在在7500MHzz10000MMHz频频段内，线线性性能能几乎覆覆盖整个个应用频频段。RRF21132是是砷化镓镓异质结结器件(HBTT)，能能够很好好地满足足射频电电路对放放大功率率、效率率以及供供电电压压的要求求。本设计中各各芯片工工作频率率为9115MHHz。TTRF669011调制方方式为OOOK，这这可通过过将内部部B寄存存器第44位置零零来实现现。TRRF69901将将所需发发送信号号通过PPA引脚脚送至MMW4IIC9115的RRFINN引脚，对对信号进进行功率率放大之之后，由由天线发发射出去去；天线线接收来来的信号号通过RRF21132对对

10、其进行行线性信信号放大大，之后后送TRRF69901的的LNAA引脚，由由TRFF69001对接接收信号号进行处处理，完完成读写写器前端端的数据据交换任任务。2122对外接接口模块块图2所示的的对外接接口模块块为电平平转换电电路，主主要器件件为ICCL2332。IICL2232芯芯片完成成读写器器内部TTTL电电平与RRS-2232电电平的转转换，通通过连接接标准99针串口口与外部部计算机机连接。它它是一款款符合EEIA RSS-2332标准准和V228规范范的双向向RS-2322发送接收接接口芯片片，负责责完成电电路的 TTTLCCMOSS电平到到标准串串口电平平的转换换，并能能通过滞滞后改

11、善善数据接接收的噪噪声抑制制。引脚脚1与33之间接接1FF电容，引引脚2通通过1F电容容接5VV电源，三三个引脚脚构成+5V电电平到+10VV电平的的转换电电路；引引脚4与与5之间间接1F电容容，引脚脚6通过过1FF电容接接地，三三个引脚脚构成+10VV电平到到100V电平平的转换换电路。2133控制模模块控制模块结结构如图图3所示示。读写写器内部部控制任任务主要要由W777E558芯片片完成，它它是一款款兼容880511的8位位CMOOS快速速MCUU。同880511相比，它它减少了了机器指指令执行行时间以以及存储储周期，降降低了功功耗。它它包含332KBB Fllashh EPPROMM，

12、支持持无外部部存储元元件的片片上1KKB SSRAMM，节约约了更多多的IO引脚脚。它拥拥有四个个8位IIO端端口和一一个附加加的4位位IOO口以及及等待状状态控制制信号，三三个166位定时时计数数器，112个两两中断优优先级的的中断源源，两个个加强型型全双工工串行通通信端口口以及可可编程看看门狗定定时器；只需外外加复位位、晶体体振荡电电路和供供电电路路即可。本设计中，WW77EE58工工作频率率为400MHzz。它的的P1口口连接TTRF669011各个控控制引脚脚，完成成对收发发芯片的的控制并并提供数数据传输输所需时时钟信号号等；串串口1连连接TRRF69901的的数据收收发端，实实现数据

13、据的串行行通信。 MCCU串口口0连接接芯片IICL2232，通通过异步步通信完完成数据据传输，只只要设定定W777E588串口11工作在在方式11，选择择与计算算机同样样的波特特率即可可。该部部分设计计主要集集中在程程序设计计部分，将将P1口口当作普普通IO口用用即可。2144供电管管理模块块供电管理模模块电路路原理图图如图44所示。LLM3117T是是一个三三端电压压调节装装置，通通过改变变可变电电阻R6的值值，可提提供12V37VV的供电电电压。同同时提供供IC负负载过电电保护。供供电管理理模块电电路的输输入端与与输出端端均并联联一个适适合于滤滤除低频频噪声的的钽电容容和一个个适合于于滤

14、除高高频噪声声的独石石电容以提高高电源的的品质。22软件件设计读写器软件件设计主主要包括括主程序序设计和和标签读读写防冲冲突程序序设计两两部分。2211主程序序设计读写器应用用在物流流仓储管管理中，需需要连接接上层WWMS系系统，所所以读写写器工作作在PCC机监控控之下，PPC机与与读写器器以主从从方式通通信。如如图5所所示，本本设计中中由于收收发芯片片内部工工作方式式通过外外部引脚脚连接MMCU对对内部寄寄存器编编程进行行控制，所所以主程程序中还还包含工工作方式式修改程程序，提提高了读读写器应应用的灵灵活性；同时还还包括RRSSII(信号号强度检检测)，大大大改善善了读取取数据的的正确性性。

15、MCCU在完完成了正正常的上上电复位位以及初初始化过过程之后后，PCC机提示示用户是是否要进进行内部部工作方方式设定定及修改改，如果果需要，则则转去处处理工作作方式修修改程序序，否则则MCUU进入准准备 工作状状态，准准备接收收PC机机发送的的相关执执行指令令。MCCU接收收到指令令后转去去处理相相关程序序。处理理完毕，返返回结果果信息并并再次进进入等待待状态。2222防冲突突程序设设计防冲突程序序设计是是读写器器程序设设计中的的一个重重要组成成部分。当当读写器器进入工工作状态态时，在在其天线线覆盖范范围内的的所有标标签将被被激活，处处于等待待状态，随随时准备备响应读读写器指指令操作作，这就就

16、造成了了标签读读写冲突突。为了了解决这这一问题题，标签签内部设设计了自自带防冲冲突机制制，只需需利用相相关的指指令集辅辅助设计计一种防防冲突程程序即可可。防冲冲突程序序流程图图如图66所示。当当处于激激活状态态的标签签接收到到读写器器SELLECTT命令时时，便发发送自身身UIDD给读写写器。此此时如果果有一个个以上的的标签同同时发送送UIDD，则读读写器判判冲突发发生，发发送FAAIL命命令给标标签，标标签通过过内部防防冲突 算法法对自身身相关参参数值进进行修改改。之后后，符合合条件的的标签将将再次发发送UIID给读读写器，由由读写器器判定冲冲突，重重复上述述操作，直直到只有有一个标标签符合

17、合条件，则则跳出防防冲突程程序，进进入标签签后续处处理程序序，同时时，剩余余标签自自动修改改自身相相关数值值，为下下一次读读取做准准备；如如果此时时没有符符合条件件的标签签，则读读写器发发送SUUCCEESS命命令，标标签修改改自身参参数，等等待读写写器检测测命令。本文在深入入分析当当前RFFID系系统在物物流仓储储管理领领域应用用背景的的基础上上提出出了一种种基于物物流仓储储管理的的读写器器设计方方泫。该该读写器器设计简简单，应应用灵活活，生产产成本低低廉。今今后将在在实际的的物流仓仓储管理理中应用用该读写写器，并并针对实实际应用用中出现现的读写写速度、距距离、保保密性等等方面的的一些问问题

18、，对对读写器器设计做做进一步步的改进进，以使使其总体体性能有有大幅度度的提高高，促进进RFIID系统统在我国国物流仓仓储管理理领域的的大规模模应用。参考文献1游战清，李李苏剑无线射射频识别别技术(RPIID)理理论与应应用北北京：电电子工业业出版社社，200042王涛RRPIDD国标制制定并未未叫停 正在制制定超高高频部分分，htttp：/ shhtmll3 Texxas lnsstruumennts(SLWWSlll0G)TRRF69901 Sinnglee-cchipp RFF trranssceiiverrTeexass lnnstrrumeentss,2000464 Freeescca

19、lee Seemiccondducttor MW44IC9915 Tecchniicall DaataFreeesccalee Seemiccondducttor lncc.，22005535 RF Miccro Devvicee，RFF21332 LLineear PowweF AmppliffierrRFF Miicroo Deevicce llnc.，2000146 Intterssil ,ICCL2332IInteersiil IInc.，2000167 Winnbonnd EElecctrooniccs，WW77EE58 MiccrocconttrolllerrWiinboond Eleectrroniics Corrp.，22001178 Nattionnal Semmicoonduuctoor，LLM3117 3一TTermminaal AAdjuustaablee ReegullatoorNNatiionaal SSemiiconnducctorr，199998 标签: