1、引　言

射頻識(shí)別(RFID)是利用射頻頻段實(shí)現(xiàn)非接觸雙向通信進(jìn)行識(shí)別和交換數(shù)據(jù)的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。根據(jù)射頻卡的數(shù)據(jù)調(diào)制方式可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式2種。主動(dòng)式RFID系統(tǒng)由于其信息實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)容量大、讀寫速度快、可遠(yuǎn)程讀取等優(yōu)點(diǎn)適用于供應(yīng)鏈管理、軍事物流、實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)等領(lǐng)域。

過去由于主動(dòng)式射頻卡體積和功耗較大、電池壽命有限等因素，嚴(yán)重限制了主動(dòng)式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用和普及。近年來，得益于微型集成電路技術(shù)和微機(jī)械加工制造技術(shù)的進(jìn)步，微型智能射頻卡得到了發(fā)展，在低功耗IC技術(shù)方面的突破，為發(fā)展小型、低功耗主動(dòng)射頻卡創(chuàng)造了條件。

本文以新型射頻芯片nRF905為例，設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在微波頻段的主動(dòng)式射頻識(shí)別系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)中關(guān)鍵的通信模塊設(shè)計(jì)方案。

2、RFID系統(tǒng)概述

基本的RFID系統(tǒng)包括閱讀器和射頻卡(應(yīng)答器)2部分。閱讀器可以是只讀或讀寫裝置，通常包含射頻模塊(發(fā)射和接收)、控制單元及與射頻卡耦合的元件(電感線圈或天線等)，此外還應(yīng)有連接上位機(jī)的通信接口以便將所獲得的數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。

射頻卡放置在待識(shí)別的物體上，他是RFID系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。射頻卡通常由耦合元件和微電子芯片組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

RFID系統(tǒng)根據(jù)工作頻率的不同分為低頻、中頻和微波系統(tǒng)，微波系統(tǒng)工作頻率主要有433MHz，869MHz，915MHz，2145GHz 和518GHz等。微波RFID系統(tǒng)為電磁耦合系統(tǒng)，適用于識(shí)別距離遠(yuǎn)，讀寫速率高的場(chǎng)合。

此外，根據(jù)射頻卡的數(shù)據(jù)調(diào)制方式還可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式 RFID系統(tǒng)。一般無源系統(tǒng)為被動(dòng)式，有源系統(tǒng)采用主動(dòng)式，即射頻卡用自身的射頻能量主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器，調(diào)制方式可為調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相。

被動(dòng)式系統(tǒng)中射頻卡采用調(diào)制反向散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，讀寫器的能量必須來回穿過障礙物2次，因此要求閱讀器有較大的發(fā)射功率。主動(dòng)式RFID系統(tǒng)，射頻卡采用電池供電，工作可靠性高，作用距離更遠(yuǎn)。

3、主動(dòng)式RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)

射頻芯片應(yīng)用于RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)RFID產(chǎn)品的小型化、模塊化和智能化。使得RFID系統(tǒng)成本更低，作用距離更遠(yuǎn)，可擴(kuò)展性更好，極大地促進(jìn)了RFID系統(tǒng)(特別是主動(dòng)式RFID系統(tǒng))的發(fā)展和應(yīng)用。

下面是以無線射頻芯片nRF905為例的主動(dòng)式RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.1　無線收發(fā)芯片nRF905簡(jiǎn)介

nRF905是NordicVLSI公司推出的高性能單片無線收發(fā)芯片，工作在ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療)頻段433MHz/868MHz /915MHz三個(gè)頻道。

119～316V低工作電壓，集成了頻率合成、射頻發(fā)射接收、調(diào)制解調(diào)、多頻道切換等功能；

采用抗干擾能力強(qiáng)的GFSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，傳輸速率達(dá)100kb/s，天線接口為差分形式易于連接低成本的PCB環(huán)形天線或單端天線；

nRF905采用32腳QFN封裝(5×5mm)體積小巧，外圍元件少；

工作頻率穩(wěn)定可靠，功耗極低；

曼徹斯特編解碼由片內(nèi)硬件完成；

內(nèi)建待機(jī)和掉電模式；

通過SPI(串行外設(shè)接口)與微控制器通信；

特別適合低成本、低功耗但同時(shí)性能和集成度要求高的應(yīng)用場(chǎng)合。

如表1所示，nRF905有2種工作模式和2種節(jié)能模式，由PWRUP，TRXCE，TXEN三個(gè)引腳控制。由于采用先進(jìn)的 ShockBurst技術(shù)，使得數(shù)據(jù)能夠在微控制器中低速處理，在nRF905中高速發(fā)送，中間有很長(zhǎng)的空閑時(shí)間，因此能夠節(jié)約存儲(chǔ)器和微控制器資源，減少編程時(shí)間。(責(zé)任編輯：admin)