HF頻段RFID長距離讀寫器的研究與開發(fā)

3.2 多卡識別時防碰撞算法的實(shí)現(xiàn)
　　當(dāng)讀寫器處于工作狀態(tài)時，其天線覆蓋范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽都將被激活，隨時準(zhǔn)備響應(yīng)讀寫器的命令，這就造成了標(biāo)簽的碰撞。
　　在ISO15693協(xié)議中，適用于多卡識別的命令有Inventory、Stay quiet等。Inventory用以查詢天線覆蓋范圍內(nèi)的UID(標(biāo)簽識別號），其幀格式包括Flags（標(biāo)志位）、Mask length（掩碼長度）、Mask value（掩碼值）等。讀寫器發(fā)送Inventory命令時須定制所需的時隙長度，并在指令域后添加掩碼碼長和碼值。假設(shè)Mask length，Mask value均為0，時隙長度slot設(shè)為16，則讀寫器在slot=0時發(fā)送Inventory命令，工作區(qū)域內(nèi)卡號尾數(shù)為0的標(biāo)簽將會首先響應(yīng)，并以一定的幀格式發(fā)回自己的UID，隨后在時隙slot=1時，讀寫器繼續(xù)發(fā)送EOF，工作區(qū)域內(nèi)尾數(shù)為1的標(biāo)簽將會響應(yīng)。依此類推，直到讀寫器發(fā)出第15個EOF，一個完整的Inventory命令結(jié)束。若在工作區(qū)域內(nèi)有兩張標(biāo)簽的卡號分別為****82H和****12H，則在slot=2時，兩張卡均響應(yīng)且產(chǎn)生碰撞。此時需記錄下碰撞位置2，然后在下一個Inventory命令中，設(shè)置Mask length＝4、Mask value＝2，則在新一輪的slot中，兩張標(biāo)簽將分別在slot=8和slot=1時響應(yīng)，這樣就很好地解決了防碰撞問題。Stay quiet命令用于使工作區(qū)內(nèi)與發(fā)送幀中UID相同的標(biāo)簽處于靜止?fàn)顟B(tài)，不再響應(yīng)任何ISO命令。下面給出防碰撞算法的實(shí)現(xiàn)編碼（以16時隙為例）：
　　function push(mask，address)；pushes on private stack
　　function pop(mask，address)；pops from private stack
　　function pulse_next_pause；generates a power pulse
　　function store(VICC_UID)；stores VICC_UID
　　function poll_loop(sub_address_size as integer)；
　　address length must be four (4) bits.
　　pop(mask，address)
　　mask=address mask；generates new mask；send the Request
　　mode=anticollision
　　send_Request(Request_cmd，mode，mask length，mask[0])
　　for address=0 to(2^sub_address_size-1)
　　if no_collision_is_detected then；VICC is inventoried
　　store(VICC_UID)
else；remember a collision was detected
push(mask，address)
endif
pulse_next_pause
next sub_address；if some collisions have been detected and not yet processed，the function calls itself recursively to process the last；stored collision
if stack_not_empty then poll_loop (sub_address_size)
end poll_loop
main_cycle
mask=null address=null
push(mask，address) poll_loop(sub_address_size)
end_main_cycle
4 測試
研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，對該讀寫器的性能進(jìn)行了多項(xiàng)測試，主要測試項(xiàng)目及測試結(jié)果如下：
(1)運(yùn)行穩(wěn)定性：在長時間不關(guān)機(jī)情況下，運(yùn)行正常，無死機(jī)或重新啟動現(xiàn)象，讀寫能力正常，工作距離有±5cm輕微浮動。
(2)與上位機(jī)通信情況：正常。
(3)虛檢漏檢情況：無。
(4)防碰撞能力：每秒40個。
(5)讀寫距離：單天線1.1m左右，雙天線1.8m～2m。
(6)速率問題：下行信號最快速率26.48kb/s，上行信號最快速率為26.69kb/s。對于開放式門禁系統(tǒng)完全滿足實(shí)際需求。對于那些對讀寫距離或速度有更高要求的系統(tǒng)，如倉庫管理、不停車自動收費(fèi)等系統(tǒng)需要用UHF頻段的射頻識別系統(tǒng)甚至是有源的射頻識別系統(tǒng)方案來解決。
本文設(shè)計(jì)了一種符合ISO-15693協(xié)議的HF頻段RFID讀寫器，配合適當(dāng)?shù)奶炀€，讀寫距離可達(dá)1.1m左右，多卡識別能力可達(dá)每秒40張。基于該讀寫器的門禁系統(tǒng)已投入應(yīng)用，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，效果良好。與市面上現(xiàn)有的HF頻段長距離讀寫器相比，在工作距離相同的情況下，多卡防碰撞識別能力有顯著提高，且產(chǎn)品信價比高，系統(tǒng)靈敏度好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。在此讀寫器的基礎(chǔ)上，只要稍加改動也可開發(fā)成其他RFID應(yīng)用系統(tǒng)，如考勤系統(tǒng)、公交車收費(fèi)系統(tǒng)、超市自動售貨、電子防盜、圖書館、洗衣店等管理系統(tǒng)等。