一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法技术

本发明专利技术提供了一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法，所述解码方法包括以下步骤：数据接收；筛选前导音并计数；前导码定位标志的确定；前导码解析。本发明专利技术提供的解码方法采用FPGA的硬件并行处理能力，对接收的标签米勒编码回复数据内码元进行多倍采样分析，该方法既可增强外部干扰对有效标签回波序列解码的干扰，也消除了传统连续采样可能出现的频偏累积误差，同时也可对真正存在逻辑异常的信号作出迅速响应以便快速执行后续处理流程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法
本专利技术属于超高频射频识别
，特别涉及一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法。
技术介绍
RFID(radiofrequencyidentification)技术是指以识别和数据交换为目的，利用感应、无线电波或微波进行非接触双向通信的自动识别技术，利用这种技术可以实现对所有物理对象的追踪和管理。UHF频段RFID系统具有读写速度快、存储容量大、识别距离远、成本低、尺寸小等特点，更适合未来物流、供应链领域的应用，也为实现“物联网”提供可能，因此超高频RFID系统的发展是当今RFID系统发展的重点。读写器对标签的读写是通过发送射频能量和对回波检测来实现的。在射频识别技术中，前导码是作为标签到读写器通信链路中的同步标志，前导码的检测是否准确影响后面的数据解码。在读写器和标签数据通信时，信号易遭到电磁干扰和噪声的破坏，故在低信噪比下如何能准确的检测前导码是影响超高频读写器稳定性与可靠性的关键。在实际RFID读写器的电路中，标签的回波频率和码元的占空比往往会偏离设定值，而且在读写器接收部分前级信号处理的时候，由于量化的误差，也会引起信号占空比的偏移。由于频率偏差造成的解码误码，由于累计误差的存在，当接收数据超过一定长度时，采样点的位置和实际信号发生偏差造成误采样从而造成误解码。常用副载波调制的米勒码的波形特征在于：1)每个原始“0”“1”数据符号含有M个副载波周期；2)符号“0”周期内M个副载波不发生相位翻转；3)符号“1”在第M/2个副载波周期后副载波相位翻转；4)相邻的二个符号“0”，在符号分界处副载波发生翻转，相邻的二个符号“1”在符号分界处副载波不发生翻转。目前，中国专利文献申请公布号为CN:105743826A，申请日期为2016年5月11日的专利技术专利(申请号：201610308793.2)公开了一种米勒副载波解码方法，其解码方式通过判断回波序列中的连续位，并通过记录连续位之间的间隔来准确判断引导头，对于之后的数据提取，忽略码元两侧无关数据，仅对中间位进行判断的一种解码方式。这种检测方式虽然可通过对码元的抽象判断的方法简易快捷的检测出米勒载波序列，降低了解码过程的复杂度，但是对于回波序列中相邻位的信号跳变规则和码元内可能随机出现的无效数据的判断不充分，可能导致解码过程出现逻辑误码而未能及时响应，此外，该方法通过对码元连续位的间隔长短判断引导头和数据中间位是否相等判断为1或0，而忽略大部分其它码元数据的判断，对于可能出现的信号干扰或碰撞导致未判断位的码元异常状态不能及时检出。为此，本专利技术公开了一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法，其中，FPGA(Field－ProgrammableGateArray)现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。BLF(BackscatterLinkFrequency)反向链路频率。通过本专利技术提供的方法能够对标签回波序列内码元进行综合分析和判断，避免出现逻辑误码，并能够对逻辑误码或码元异常及时检出，保证码元数据的稳定性和准确性，目前暂没有应用该技术的公开文件。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法。本专利技术具体技术方案如下：本专利技术提供了一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法，所述解码方法包括以下步骤：S1、数据接收：RFID读写器完成指令数据发送后，启动标签米勒编码回复数据接收程序，并接收数据；S2、筛选前导音并计数：对所述标签米勒编码回复数据内回波序列进行波形跳变计数N，若前导音的所述波形跳变计数N满足以下条件时，即完成计数，当TRext＝0，所述波形跳变计数N＞4*M-4，或，当TRext＝1，所述波形跳变计数N＞16*M-4，其中，M为米勒编码对应的2、4或8；S3、前导码定位标志的确定：启动频率F为20*BLF的方波采样信号对接收的所述回波序列进行采样，并将步骤S2中计数的前导音结束后第一次出现的连续低位标志，作为前导码的起始定位标志，此时，暂停启动频率F为20*BLF的方波采样信号，其中，BLF为反向散射链路频率；S4、前导码解析：对紧邻连续低位标志后的高电平启动定时值W检测，同时启动下降沿检测，当检测到下降沿后，重新启动频率F为20*BLF的方波采样信号工作并连续采样，同时启动对低电平的所述定时值W检测；当检测到信号跳变沿时，判断前一电平状态的所述定时值W是否满足以下公式，所述定时值W＝(1/2*BLF)*80％，若满足，则重新启动频率F为20*BLF的方波采样信号进行后续码元采样，直至所有码元全部采集完毕。进一步的，步骤S4中，检测不同BLF频率所述回波序列的信号跳变沿均采用频率为32MHz的方波信号。进一步的，所述解码方法还包括以下方法：S5、码元逻辑判定：通过采集的所述回波序列分析码元逻辑正确性，并在分析时滤除可能出现的噪声干扰，具体方法为：S5-1、首先对半个BLF周期采集的所述回波序列进行分析，判断所述回波序列内是否存在突变位；S5-2、若存在，则统计所述突变位的延续时间T和突变个数，若所述延续时间T≤预设时间或所述突变个数≤预设个数，则判定为噪声干扰，此时忽略所述突变位即可，同时进入步骤S5-3；反之，若所述延续时间T＞预设时间或所述突变个数＞预设个数，则判定为异常信号，即退出解码流程；S5-3、若不存在，则继续进行下半个BLF周期采集的所述回波序列进行分析。进一步的，所述解码方法还包括以下方法：S6、所述回波序列频偏校正：步骤S4中当检测到上升沿时，则重置一次频率F为20*BLF的方波采样信号进行起点对齐，以消除码元频偏引起的累计采样误差，重复步骤S4采集所述前导码后续数据。进一步的，所述解码方法还包括以下方法：S7、码元时序判定：步骤S4中，当检测到所述回波序列中的所述信号跳变沿时，统计相邻所述信号跳变沿之间的时间差ΔT，通过所述时间差ΔT判断所述回波序列的时序参数是否在预设阈值范围内，若在，则接收到的所述回波序列时序正常，若不在，则接收到的所述回波序列时序错误，此时，则停止解码。进一步的，所述解码方法还包括以下方法：S8、数据接收：接收到的所述回波序列进行频偏校正和码元时序判定后，进行数据缓存，同时依次进行后续所述回波序列的分析；S9、最末位所述前导码接收：直至接收到所述回波序列的最末位所述前导码，重复步骤S5至步骤S7，对包含最末位所述前导码的所述回波序列的依次进行以下检测：逻辑判定、频偏校正和时序判定，若包含最末位所述前导码的所述回波序列全部通过检测，则完成解码，否则解码停止并退出。进一步的，所述解码方法还包括以下方法：S10、数据解析：对接收的所述回波序列进行检测，当检测到所述信号跳变沿时，重新启动频率F为20*BLF的方波采样信号，同时启动电平的所述定时值W检测，当检测到下一所述信号跳变沿时，检测所述定时值W是否满足以下公式，所述定时值W＝(1/2*BLF)*80本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法，其特征在于，所述解码方法包括以下步骤：S1、数据接收：RFID读写器完成指令数据发送后，启动标签米勒编码回复数据接收程序，并接收数据；S2、筛选前导音并计数：对所述标签米勒编码回复数据内回波序列进行波形跳变计数N，若前导音的所述波形跳变计数N满足以下条件时，即完成计数，当TRext＝0，所述波形跳变计数N＞4*M‑4，或，当TRext＝1，所述波形跳变计数N＞16*M‑4，其中，M为米勒编码对应的2、4或8；S3、前导码定位标志的确定：启动频率F为20*BLF的方波采样信号对接收的所述回波序列进行采样，并将步骤S2中计数的前导音结束后第一次出现的连续低位标志，作为前导码的起始定位标志，此时，暂停启动频率F为20*BLF的方波采样信号，其中，BLF为反向散射链路频率；S4、前导码解析：对紧邻连续低位标志后的高电平启动定时值W检测，同时启动下降沿检测，当检测到下降沿后，重新启动频率F为20*BLF的方波采样信号工作并连续采样，同时启动对低电平的所述定时值W检测；当检测到信号跳变沿时，判断前一电平状态的所述定时值W是否满足以下公式，所述定时值W＝(1/2*BLF)*80％，若满足，则重新启动频率F为20*BLF的方波采样信号进行后续码元采样，直至所有码元全部采集完毕。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法，其特征在于，所述解码方法包括以下步骤：S1、数据接收：RFID读写器完成指令数据发送后，启动标签米勒编码回复数据接收程序，并接收数据；S2、筛选前导音并计数：对所述标签米勒编码回复数据内回波序列进行波形跳变计数N，若前导音的所述波形跳变计数N满足以下条件时，即完成计数，当TRext＝0，所述波形跳变计数N＞4*M-4，或，当TRext＝1，所述波形跳变计数N＞16*M-4，其中，M为米勒编码对应的2、4或8；S3、前导码定位标志的确定：启动频率F为20*BLF的方波采样信号对接收的所述回波序列进行采样，并将步骤S2中计数的前导音结束后第一次出现的连续低位标志，作为前导码的起始定位标志，此时，暂停启动频率F为20*BLF的方波采样信号，其中，BLF为反向散射链路频率；S4、前导码解析：对紧邻连续低位标志后的高电平启动定时值W检测，同时启动下降沿检测，当检测到下降沿后，重新启动频率F为20*BLF的方波采样信号工作并连续采样，同时启动对低电平的所述定时值W检测；当检测到信号跳变沿时，判断前一电平状态的所述定时值W是否满足以下公式，所述定时值W＝(1/2*BLF)*80％，若满足，则重新启动频率F为20*BLF的方波采样信号进行后续码元采样，直至所有码元全部采集完毕。2.如权利要求1所述的基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法，其特征在于，步骤S4中，检测不同BLF频率所述回波序列的信号跳变沿均采用频率为32MHz的方波信号。3.如权利要求2所述的基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法，其特征在于，所述解码方法还包括以下方法：S5、码元逻辑判定：通过采集的所述回波序列分析码元逻辑正确性，并在分析时滤除可能出现的噪声干扰，具体方法为：S5-1、首先对半个BLF周期采集的所述回波序列进行分析，判断所述回波序列内是否存在突变位；S5-2、若存在，则统计所述突变位的延续时间T和突变个数，若所述延续时间T≤预设时间或所述突变个数≤预设个数，则判定为噪声干扰，此时忽略所述突变位即可，同时进入步骤S5-3；反之，若所述延续时间T＞预设时间或所述突变个数＞预设个数，则判定为异常信号，即退出解码流程；S5-3、若不存在，则继续进行下半个BLF周期采集的所述回波序列进行分析。4.如权利要求3所述的基于FPGA的超高频RFID读写器米勒副载波解码方法，其特征在于，所述解码方法还包括以下方法：S6、所述回波序列频偏校正：步骤S4中当检测到上升沿时，则重置一次频率F为20*BLF的方波采样信号进行起点对齐，以消除码元频偏引起的累计采样误差，重复步骤S4采集所述前...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琼柱，邵宗凯，陈婉薇，
申请(专利权)人：昆明联诚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53