一种基于i．MAX RT的超高频RFID读写器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于i.MAX RT的超高频RFID读写器，包括电源系统、i.MAX RT主控系统和射频收发系统。电源系统包括多个稳压器；i.MAX RT主控系统包括MCU处理器、功放控制模块、输入输出控制模块、通信接口控制模块、数据加密、GUI触摸控制显示；射频收发系统包括RFID处理芯片、阻抗匹配网络、巴伦、低通滤波器、功率放大器、低噪放大器、定向耦合器、环路滤波器、单刀四掷高频开关、多路天线接口；RFID处理芯片与MCU通过8位数据总线连接。本实用新型专利技术具备高速处理、低功耗、灵敏度高、兼容多种协议的特点，读写器既可以快速读取和处理标签信息，实现标签定位，同时还可以触摸控制设置标签状态信息。

An UHF RFID Reader Based on i.MAX RT

The utility model relates to an ultra-high frequency RFID reader based on i.MAX RT, which comprises a power supply system, an i.MAX RT main control system and a radio frequency transceiver system. Power supply system includes multiple regulators; i.MAX RT main control system includes MCU processor, power amplifier control module, input and output control module, communication interface control module, data encryption, GUI touch control display; radio frequency transceiver system includes RFID processing chip, impedance matching network, Baron, low pass filter, power amplifier, low noise amplifier, directional coupler, loop filter. RF processor, single-pole four-throw high-frequency switch, multi-antenna interface; RFID processing chip and MCU are connected by 8-bit data bus. The utility model has the characteristics of high speed processing, low power consumption, high sensitivity and compatibility with various protocols. The reader can read and process label information quickly, realize label positioning, and touch control to set label status information.

【技术实现步骤摘要】
一种基于i.MAXRT的超高频RFID读写器
本技术涉及无线射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)
，具体涉及一种基于i.MAXRT的超高频RFID读写器。
技术介绍
射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)，属于自动识别范畴，它利用电磁场来自动识别和跟踪贴在物体上的标签，标签存储物体的相关信息，无源标签通过RFID读写器发出的载波信号来激活，同时将自身所带数据通过天线反射给读写器。射频识别技术属于非接触式识别，识别率高，精度高，具有存储和计算功能。RFID将“智能”嵌入到物理对象中，类似于“IP地址”的方式，让物理对象能被唯一识别。目前，RFID技术在轨道交通，不停车收费，门禁系统，移动支付，智能医疗，新零售，物流管理，无人超市，仓储管理，图书馆，电子护照，家畜饲养，体育运动等都有大量运用。但是现有的超高频RFID读写器，都有读写器高功耗，读写距离慢，识别标签速度慢，灵敏度低，不能同时兼容多种协议等问题。此外，传统的读写器很多都没有标签定位的功能，不能实时获取RSSI值，不能对大量标签进行计算处理；传统的读写器在数据通信上，只能通过USB或UART传输数据到上位机，但是两者不能一起传输数据；传统的读写器受主控芯片的影响，没有高性能的特点，不能实时显示标签数据并且触摸操作控制界面，必须远程上位机控制标签的读取和读写器设置。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的是提供基于高性能低功耗的超高频射频识别的读写器模块。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于i.MAXRT的超高频RFID读写器，其特征在于包括：射频模块：用于接收信号和发送信号，具有功率可调性，天线可选择性，包括RFID处理芯片，阻抗匹配网络，巴伦，低通滤波器，功率放大器，定向耦合器，环路滤波器和单刀四掷高频开关，多路天线接口，所述射频收发芯片为AS3991；电源模块：用于主控模块和射频模块的供电，包含多个不同电压的稳压器；通信模块：用于传输标签读取数据到PC上位机，包括USB接口，UART接口，WiFi模块，或USB与UART接口的组合；emWinGUI模块：基于电容触摸屏，可用于触摸控制并显示标签读取状态和相关信息；主控处理模块：用于实现ISO18600-6A/B协议，发送标签命令的波形编码、返回信号的解码、读写命令流程控制、CRC校验、发送控制命令和接收数据；实现与上位机应用程序之间数据接口协议，输入输出信号采集，实现标签防碰撞算法，对传输数据进行加密处理；驱动射频模块并控制射频电路的工作模式；显示标签读取状态和信息，触摸控制标签的输出功率、载波频率和读取标签方式，天线选择等操作，所述主控处理模块芯片为i.MAXRT1052。本专利技术的有益效果是：通过i.MAXRT高性能跨界处理器，实现了读写器高速处理能力和低功耗的特点，并且该处理器基于FreeRTOS实时操作系统，可以线程处理标签数据采集，数据处理，数据传输，数据显示及各个控制模块的控制处理，实现了数据的实时性处理，实现了读写器既可以快速实现读取标签，处理标签信息，定位标签，同时还可通过USB、UART、WIFI或者同时使用USB和UART传输相关标签信息给上位机；此外，可将标签信息在LCD液晶屏上显示，可触摸控制显示并设置标签状态信息；同时射频收发芯片采用AS3991，该芯片不仅集成度高，而且灵敏度高，且兼容ISO18000-6A/B/C协议，实现标签读取的多样化。附图说明图1.本技术的超高频读写器架构图；图2.本技术的超高频读写器数据处理框图；图3.本技术的超高频读写器流程图；图4.本技术的超高频射频收发硬件框图；图5.本技术的射频收发芯片电路原理图；图6.本技术的巴伦及功率放大器原理图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本专利技术进行进一步详细说明。本技术的超高频读写器构架如图1所示，包括射频收发模块，主控模块，emGUI显示，PC上位机传输，阻抗匹配网络，滤波器，功率放大器，定向耦合器，高频开关及天线，主控模块完成ISO/IEC18000-6A/B协议，通过中断控制完成AS3991的驱动，完成标签数据的读取处理并加密，对GUI显示进行驱动并控制，对USB、串口和WIFI进行驱动并进行数据传输；射频收发模块完成数据的编解码，调制解调，内部集成ISO18000-6C，对符合该协议的标签进行直接数据处理，该模块包括发射链路和接收链路，信号经过发射链路，通过阻抗匹配网络进行阻抗匹配，滤波器滤除杂波，再通过放大器进行信号放大，通过耦合器，向天线发射数据；同时天线反向散射数据通过接收链路接收并处理数据通过输入输出端口到主控模块，主控模块对接收数据进行处理并显示和打包上传到PC上位机，若标签读取故障，数据传输故障，则蜂鸣器不断发出滴滴声，指示出现故障，主控器芯片采用NXP公司的Cortex-M7内核的i.MAXRT1052跨界处理器。处理器采用了MCU内核，基于应用处理器的架构方式，中断延迟可以低于20ns，同时支持NXP的FreeRTOS实时操作系统，可以实现标签数据的高速处理和显示，充分体现了读写器的高性能，易用性，低功耗，实时性的特点。如图2所示，读写器数据处理包括底层固件及通讯配置，AS3991操作配置，中间层协议实现，应用程序层。最底层完成了主控模块相关寄存器初始化配置，MCU与射频收发芯片AS3991传输引脚配置；AS3991具体操作函数实现了该芯片的初始化，寄存器配置和相关功能的配置；中间层协议完成了ISO/IEC18000-6A/B/C协议下读写器读写标签的流程及处理防碰撞等实现；应用程序层完成读取数据并打包和加密数据、emWinGUI触摸显示，完成数据上位机传输控制，功率调节控制，天线选择控制。由于读写器控制和读写操作较多，因此启动FreeRTOS实时操作系统，对各个模块进行多线程实时处理，达到标签读取速度和处理速度最大化。如图3所示，读写器读取数据流程如下：PC上位机控制或触摸LCD屏，发出相关命令，读写器对其解析并判断是哪种控制命令，若为功率控制，则对读写器的功率和灵敏度进行设置，设置成功则返回该数据并继续等待系统命令；若为AS3991控制命令，则向射频模块发送读写命令和参数配置命令，对其标签进行读取，检验符合哪种协议，调用该协议，检验是单标签还是多标签，多标签时，调用相关协议的防碰撞算法，对标签进行处理并读取计算出标签位置，最后将读取数据进行查重，差错和加密处理，并将数据打包，通过USB或串口，WIFI等上传至PC上位机显示并存入数据库。如图4所示，本技术读写器射频收发硬件框图包括发射链路和接收链路，发射链路，上位机或触摸控制发送控制命令到射频收发系统，系统发送读写标签信号，此时射频收发芯片输出阻抗为100，经过阻抗匹配网络，将阻抗降为50，使信号与天线阻抗匹配，此时信号经过巴伦，低通滤波器，再经过功率放大器将信号放大，提高天线增益，再经过定向耦合器，将信号进行隔离并对目标信号进行选取，最后信号通过天线发射电磁波到标签，标签被激活，接收读写器信号并反向散射自身信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于i.MAX RT的超高频RFID读写器，其特征在于包括：射频模块：用于接收信号和发送信号，同时内部集成ISO18600‑6C协议；电源模块：用于主控模块和射频模块的供电；emWinGUI模块：用于触摸控制并显示标签读取状态和相关信息；主控处理模块：包括通信模块，用于传输标签读取数据到PC上位机；主控处理模块与射频模块采用8路数据线并行连接，用于实现ISO18600‑6A/B协议，发送标签命令的波形编码、返回信号的解码、读写命令流程控制、CRC校验、发送控制命令和接收数据；实现与上位机应用程序之间数据接口协议，输入输出信号采集，实现标签防碰撞算法，对传输数据进行加密处理；驱动射频模块并控制射频电路的工作模式；主控处理模块与emWinGUI模块采用1路数据线连接，用于显示标签读取状态和信息，触摸控制标签的输出功率、载波频率和读取标签方式，天线选择。

【技术特征摘要】
1.一种基于i.MAXRT的超高频RFID读写器，其特征在于包括：射频模块：用于接收信号和发送信号，同时内部集成ISO18600-6C协议；电源模块：用于主控模块和射频模块的供电；emWinGUI模块：用于触摸控制并显示标签读取状态和相关信息；主控处理模块：包括通信模块，用于传输标签读取数据到PC上位机；主控处理模块与射频模块采用8路数据线并行连接，用于实现ISO18600-6A/B协议，发送标签命令的波形编码、返回信号的解码、读写命令流程控制、CRC校验、发送控制命令和接收数据；实现与上位机应用程序之间数据接口协议，输入输出信号采集，实现标签防碰撞算法，对传输数据进行加密处理；驱动射频模块并控制射频电路的工作模式；主控处理模块与emWinGUI模块采用1路数据线连接，用于显示标签读取状态和信息，触摸控制标签的输出功率、载波频率和读取标签方式，天线选择。2.根据权利要求1所述的RFID读写器，其特征在于，射频模...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑嘉利，李丽，
申请(专利权)人：广西文韬智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广西,45