高级RFID阅读器应用对处理器的要求
出处：论文网
时间：2007-03-07
1 无源标签
最简单的标签类型是无源标签。它专门利用阅读器发送的RF能量来供电,所以它没有集成电池的尺寸和成本问题。无源标签非常便宜,机械鲁棒性好,而且外形尺寸非常小(约为指甲大小)。但是,因为无源标签的接收功率与它到RFID阅读器的物理距离成比例,所以这类标签的缺点是其阅读范围有限。
说到范围,选用的RF频率与链接的实际范围有很大关系。低频(LF)标签通常采用125—135kHz频段,因为它们的范围受到限制,所以其主要用途就是访问控制和动物标签。高频(HF)标签主要工作在13.56MHz频段,允许的工作范围大约为一英尺或两英尺。HF标签的主要用途是简单的一对一的对象读取,如访问控制、收费以及跟踪图书馆的书籍等物品。
超高频(UHF)标签主要工作在850—950MHz频段,允许10英尺甚至更远的工作范围。此外,阅读器可以同时查询许多UHF标签,与一对一的HF标签读取过程不同。这个特点也有助于满足在限定区域内多个阅读器的需求。因为这项功能,UHF标签在工业应用中很普遍,用于库存跟踪和控制。但是UHF标签的一个主要缺点是不能有效地穿透液体。这使得它们不能用于充满液体的对象,例如饮料和人体。在跟踪这些对象时,通常采用HF标签来代替。
2 半有源标签
像无源标签一样,半有源标签将RF能量返回到标签阅读器来发送标识信息。但是,它还包含一块电池为标签中的IC部分供电,这样就可以支持一些有趣的应用,如在每个标签中放置传感器。采用这种方法,每个应答器不仅可以发送静态的标识数据,还可以发送一些实时的属性,如温度、湿度以及时间和日期。通过采用仅仅为IC和传感器供电的电池,半有源标签能够实现在成本、尺寸和范围之间的折中。
3 有源标签
有源标签采用集成电池为标签IC(以及所有的传感器)和RF发射器供电,所以它比半有源标签更进了一步。有源标签的工作范围扩展了很大(达到100多米),这就意味着货物通过阅读器的速度可以比无源和半有源标签系统中的速度高得多。另外,有源标签可以携带更多的产品信息,不仅仅是一个简单的产品ID码。
RFID阅读器的软件体系结构
以上介绍的是RFID阅读器的基本功能,下面将探讨如何用一个处理器来实现这些功能。RFID阅读器软件体系结构的三个单元是后端服务器接口、中间件和前端标签阅读器算法。虽然软件体系结构的各单元各不相同,它们都可以同时运行在一个Blackfin处理器上。
后端服务器及连接
通常,RFID阅读器包括一个网络单元,用于将一个RFID读取事件连接到中心服务器。这种后端网络接口可能是有线以太网(1EEES02.3)、无线以太网(1EEE802.11a/b/g)或者例如ZigBee(IEEE802.15.5)以太网。中心服务器运行一个数据库系统,其功能包括匹配、跟踪和存储。在许多应用中,还会有一个“报警”功能。对于供应链和库存管理系统,这可能是重新排列提醒:对于安全应用则是一次向警卫的报警。
当与后端服务器通信时,利用运行uClinux操作系统的高性能嵌入式处理器来构建阅读器具有极大的优势。TCP/IP协议栈的鲁棒性和SQL数据库引擎的可用性等关键因素降低了开发过程中可能很巨大的开发和集成负担。
中间件
在RFID各单元中,中间件是介于前端RFID阅读器和后端企业系统之间的软件翻译层。中间件过滤阅读器的数据,从而保证没有多次读取或无效的数据。在早期的RFID系统中,中间件运行在服务器上。但是在阅读器完成RFID数据过滤越来越普遍,在发送数据之前通过企业网络。这种增强的功能是嵌入式处理器带给这种应用的另外一个好处。
前端阅读器
信号处理放在阅读器系统的前端。这种信号处理通常都包含大量的滤波和变换运算,这就是为什么必需采用具有很强的信号处理性能的处理器的原因。
用于RFID阅读器的处理器
Blackfin处理器提供有线和无线网络的连接。ADSP-BF536/7等处理器的芯片内有一个10/100BaseT的以太网MAC子层。在无线方面,可以通过SPI和SPORT外围设备接口直接连接到802.15.4 Zigbee和IEEE 802.11芯片组,无须消耗全部的处理器带宽就可以达到传输线速率。
处理器的并行外围接口(PPl)可以直接连接上述的ADC/DAC。有些处理器包括两个PPI,可以进一步扩展系统的功能。
另外,处理器的上述功能使得它对于一维和二维的条形码应用特别有吸引力,因其能在同一器件上完成系统控制、网络连接和图像处理。
从处理器软件的角度看,RFID阅读器产品包括连接到混合信号前端所必需的驱动程序。另外,有一个DMA驱动器在传送数据通过系统时也是非常有用的。此外还有基于uClinux操作系统的网络协议栈以及SQL数据库引擎。从系统的角度看,附加的功能,例如802.11 WiFi卡、USBthumb drive和CompactFlash卡接口等,可以迅速与Blackfin器件集成到一起。
结论
正如我们所看到的,RFID应用不再需要专用的信号处理器用于ADC和DAC连接,以及用微控制器进行网络连接。Blackfin系列等处理器可以同时完成网络连接和控制功能,为完成转换器连接和模式匹配算法留有足够的性能余地。这样也降低了下一代RFID应用的材料成本并且加快了产品面市时间。
