有源電子標簽低功耗防沖突協議設計

引 言
錨固技術是巖土加固工程的主要方法，目前己廣泛應用于礦山、鐵路、水利水電、地質等系統的隧道、邊坡、山體加固等工程中。但巖土加固工程屬隱蔽工程，在施工過程中的管理和監督較為困難，目前國內在驗收時無法對錨桿的嵌入深度、錨桿注漿量和注漿壓力等重要工程質量參數進行檢測，無法對工程質量進行客觀的評價。為了解決質量驗收檢測問題，本文提出對錨桿注漿工藝在線檢測記錄和后續驗收讀取的有源電子標簽解決方案。

1 有源電子標簽的硬件設計
有源電子標簽主要由控制電路、射頻電路以及天線和電池組成。有源電子標簽設計的難點在于低功耗和防碰撞算法的實現。由于有源電子標簽需要內置電池給控制電路和射頻電路供電，為了達到延長使用壽命的目的，它對低功耗要求非常高，所以控制芯片和射頻芯片的選型至關重要。本設計中，控制芯片選用Atmel公司的低功耗單片機ATmega48，射頻芯片選用Hope公司的RFM12S低功耗射頻芯片。
1．1 ATmega48單片機
Atreel公司是生產高性能、低功耗、非易失性存儲器和各種數字模擬IC芯片的半導體制造公司。在單片機方面，Atmel公司有基于8051內核、基于 AVR內核和基于ARM內核的三大系列單片機產品。Atmel公司在其單片機產品中，融入了先進的EEPROM電可擦除和FlashROM閃存技術，使得該公司的單片機具備了優秀的品質，在結構、性能和功能等方面都有明顯的優勢。
ATmega48是一款高性能、低功耗的8位AVR微處理器。其主要性能指標如下：
◆先進的RISC結構；
◆4 KB的系統內可編程Flash；
◆256字節的EEPROM擦寫壽命為100 000次；
◆工作電壓為1．8～5．5 V；
◆工作溫度為-40～85℃；
◆極低功耗(正常模式時1 MHz、1．8 V下為300μA，掉電模式時1．8 V下為1．5 μA)。
1．2 RFM12S低功耗射頻芯片
RFM12S是一款低成本的ISM(工業、科研、醫療)頻段FSK收發模塊，其核心電路采用的是帶鎖相環(PLL)技術的RF12射頻收發芯片。 RFM12S可工作在315／433／868／915 MHz四個頻段，并符合FCC和ETSI要求。它提供一個SPI接口，可由MCU通過軟件設置各種射頻參數和其他輔助功能；采用2．2～5．4 V供電，靜態電流低至0．3μA。其與ATmega48的連接電路如圖1所示。