提出一种主动式RFID标签的设计方案，实现了主动式RFID标签的低成本、长距离、防冲突、电池供电、长寿命。

RFID读写器正常情况下一个时间点只能对磁场中的一张RFID卡进行读或写操作，但是实际应用中经常有当多张卡片同时进入读写器的射频场，读写器怎么处理呢?读写器需要选出特定的一张卡片进行读或写操作，这就是标签防碰撞。

符号时间的中间跳变在接收同步信号时非常重要，尤其当多个卡片都处于RFID的阅读器的操作范围之内时的防冲突检测过程更为重要。然而

在当前的许多RFID应用中，设备制造商不一定能决定客户采用什么收发器，特别是收发器芯片。因此，为了最大程度地提高自己在某个特定项目中中标的机会，设备制造商必须提供这样的读卡器，要么它能支持市场上尽可能多的收发器芯片，要么它本身至少是比较容易定制的。了要求其能支持一系列协议、标准和收发器外，客户对读卡器可能还有其它功能性方面的要求，如高性能、防冲突、远/近感应距离、移动性及功耗。但在单个读卡器中很难同时满足如此之多的要求。为了满足所有这些要求，制造商可能需要提供一系列可满足不同要求的读卡器。

本文对基于MSP430F2012和nRF24L01的有源RFID标签的设计进行了详细的介绍。对2款芯片的低功耗性能进行了分析并提出了自己的低功耗设计方案;结合了RFID定位的特点，介绍了有别于一般以识别为主要目的的标签的设计方法，分析了其软件设计流程;针对一般空间内被识别目标众多且常处于移动状态的特点，介绍了系统的防冲突能力。

本文介绍了有源标签的设计理念出发，针对煤矿井下一般小范围空间RFID定位的需求，根据低功耗、高效率的原则进行RFID标签的设计。系统在硬件上采用了单片机和nRF24L01射频芯片的低功耗组合;软件上则结合了RFID定位的特点，介绍了有别于一般以识别为主要目的的标签的设计方法，并分析了其软件设计流程以及简单的防冲突能力。通过良好匹配的天线，本设计有效读取距离可达几十米，足以应付一般空间内定位的需求。

1 引 言 　　射频识别(RFID)技术作为一种新兴的自动识别技术，近年来在国内外得到了迅速发展。目前，我国开发的RFID产品普遍基于中低频，如二代身份证、票证管理等。在超高频段我国自主开发的产品较少，难以适应巨大的市场需求以及激烈的国际竞争。超高频(UHF)标签是指工作频率在860～960 MHz的RFID标签，具有可读写距离长、阅读速度快、作用范围广等优点，可广泛应用于物流管理、仓储、门禁等领域。为适应市场需求，本文以EPC C1G2协议为主，ISO/IEC18000.6为辅，设计了一种应用于超高频标签的数字电路。 　　2 UHF RFID标签的工作原理 　　射频识别系统通常由读写器(Reader)和射频标签(RFID Tag)构成。附着在待识别物体上的射频标签内存有约定格式的电子数据，作为待识别物品的标识性信息。读写器可无接触地读出标签中所存的电子数据或者将信息写入标签，从而实现对各类物体的自动识别和管理。读写器与射频标签按照约定的通信协议采用先进的射频技术互相通信，其基本通讯过程如下。 　　(1)读写器作用范围内的标签接收读写器发送的载波能量，上电复位; 　　(2)标签接收读写器发送的命令并进行操作; 　　(3)读写器发出选择和盘存命令对标签进行识别，选定单个标签进行通讯，其余标签暂时处于休眠状态; 　　(4)被识别的标签执行读写器发送的访问命令，并通过反向散射调制方式向读写器发送数据信息，进入睡眠状态，此后不再对读写器应答; 　　(5)读写器对余下标签继续搜索，重复(3)、(4)分别唤醒单个标签进行读取，直至识别出所有标签。 　　3 UHF RFID标签的结构及系统规格 　　UHF RFID标签的示意图如图1所示，由模拟和数字两部分组成。模拟电路主要包括天线、唤醒电路、时钟产生电路、包络检波电路、解调电路和反射调制电路;数字部分主要实现EPC通信协议，识别读写器发出的命令并执行，如实现多标签阅读时的防冲突方法、执行读写器发送的读写命令、实现读写器和标签的通讯过程以及对输出数据进行编码等。协议规定的标签系统规格如表1所示。 　　 　　图1 UHF RFID标签的示意图 　　表1 UHF RFID标签系统规格 　　 　　4 标签数字电路的设计方法 　　4.1 电路的整体系统设计 　　经过对协议内容的深入研究，本文采用Top.down的设计方法，首先对电路功能进行详细描述，按照功能对整个系统进行模块划分;再用VHDL硬件描述语言进行RTL代码设计并进行功能仿真;功能验证正确后，采用EDA工具，

根据ISO18000-6C标准，采用EP1C6Q240FPGA以及模拟射频分立元件，经过总体设计、PCB板设计与实现、代码设计、仿真与下载，以及系统调试后，完成了基于FPGA的板级标签的软、硬件设计与实现。该系统通过测试，已能够正常工作，读写性能优异，并实现了防冲突功能。在此基础上可以进一步提高其安全性和可靠性，所设计的标签数字电路RTL代码能够直接应用到标签芯片开发中，为下一步设计出符合该标准的电子标签芯片提供了有力的保证。

针对超高频（UHF）RFID标签群快速运动通过读卡器的情景进行了研究，分析了ISO/IEC 180006 Type C类防冲突算法的具体实现过程。结果表明，当UHF RFID标签群在快速运动通过读卡器范围时，会产生新旧标签竞争现象。部分标签一段时间内不被识别，然后离开读卡器识别范围，导致“漏读”，造成系统不可靠。在Type C类防冲突算法的前提下，提出了两种解决方案。

该方案在硬件上采用了MSP430F2012单片机和nRF24L01射频芯片的低功耗组合;软件上则结合了RFID定位的特点，有别于一般以识别为主要目的的标签的设计方法，并分析了其软件设计流程以及简单的防冲突能力。通过良好匹配的天线，本设计方案有效读取距离可达几十米，足以应付一般空间内定位的需求。

本文介绍了有源标签的设计理念出发，针对煤矿井下一般小范围空间RFID定位的需求，根据低功耗、高效率的原则进行RFID标签的设计。系统在硬件上采用了MSP430F2012单片机和nRF24L01射频芯片的低功耗组合;软件上则结合了RFID定位的特点，介绍了有别于一般以识别为主要目的的标签的设计方法，并分析了其软件设计流程以及简单的防冲突能力。通过良好匹配的天线，本设计有效读取距离可达几十米，足以应付一般空间内定位的需求。

RFID(Radio Frequency IdentifICation)技术是利用射频通信实现的一种非接触式自动识别技术。拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。本文介绍了RFID技术的原理、特点，深入分析了信号传输时所采取的反方向散射的调制方式，影响传输距离的因素，最后介绍了在远程RFID自动识别系统中的读写冲突和防冲突算法，更好的解决了远程RFID系统存在的冲突问题。

该方案在硬件上采用了MSP430F2012单片机和nRF24L01射频芯片的低功耗组合;软件上则结合了RFID定位的特点，有别于一般以识别为主要目的的标签的设计方法，并分析了其软件设计流程以及简单的防冲突能力。通过良好匹配的天线，本设计方案有效读取距离可达几十米，足以应付一般空间内定位的需求。

摘要：设计并提出一种高频射频识别系统读写器设计的新方案。读写器采用MF RC500射频读写芯片，以FPGA作为处理器，符合ISO/IECl4-443标准，工作频率为13.56MHz，读写距离为10cm左右。给出了读写器硬件系统的组成和软件工作流程，对同时读取多张卡的情况进行了分析，实现了防冲突算法。

摘要：RFID(Radio Frequency Identification)技术是利用射频通信实现的一种非接触式自动识别技术。拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。本文介绍了RFID技术的原理、特点，深入分析了信号传输时所采取的反方向散射的调制方式，影响传输距离的因素，最后介绍了在远程RFID自动识别系统中的读写冲突和防冲突算法，更好的解决了远程RFID系统存在的冲突问题。

介绍了EPC CLASS-1/Gen-2 RFID标准所采用的关键技术及其特点。作为第二代得到广泛厂商支持的RFID标准，Gen-2标准吸收了其他RFID相关标准的最新成果，在射频频段选择、物理层数据编码技术及调制方式、防冲突算法、标签访问控制和隐私保护等关键技术方面进行了改进，以适应标签低处理能力、低功耗和低成本的要求，使得Gen-2标准在性能上比第一代EPC RFID标准有了显著提高。

高频的ISO14443A使用这种防冲突机制，其原理是基于卡片有一个全球唯一的序列号。比如Mifare1卡，每张卡片有一个全球唯一的32位二进制序列号。显而易见，卡号的每一位上不是“1”就是“0”，而且由于是全世界唯一，所以任何两张卡片的序列号总有一位的值是不一样的，也就说总存在某一位，一张卡片上是“0”，而另一张卡片上是“1”。

本文设计的读卡器系统以PICl6F7x单片机作为主控芯片，选用MIFARE S50卡片，读卡器与卡片间以106kbps速率通信，同时实现读卡过程中的防冲突处理和对卡E2PROM块内容的读/写等功能。

无线射频识别（RFID）技术是一种非接触式的自动识别技术。多个标签同时应答一个阅读器。将重点讨论一种针对于UHF频段的改良动态二进制搜索算法。使每个电子标签在单独的某个时隙内占用信道与读卡器进行通信。

文中主要阐述了基于Philips 系统的RFID读卡器的设计，并着重于软件部分程序的设计。对初始化、发送请求、防冲突、选择卡、三重认证、读卡和写卡模块都给出了详细的程序流程图，并作了相应的说明。

在超高频段, ISO/ IEC 18000-6 标准中6B 多用于交通领域, 而6C 主要用于物流、生产管理和供应链管理领域。分析了ISO/ IEC 18000-6 C 标准, 基于此标准设计了一种超高频射频识别读写器。详细阐述了读写器的软硬件设计, 其中硬件设计主要包括射频发送电路、射频接收电路和数字基带处理电路。读写器软件设计中叙述了整体设计结构、基于概率、槽计数器的防冲突算法、发送接收链路的数据编解码设计、16 bit CRC 校验以及读写器对标签操作命令流程。

RFID 系统主要由三部分组成， 即电子标签（tag）、读写器（reader） 以及天线（antenna）， 是一种非接触式的自动识别系统。随着RFID系统的不断增多， 多个电子标签同时将信号送入一个读写器的读写通道必然会产生信道争用问题， 如何减少数据碰撞从而快速有效的在规定时间内读取出所有电子标签的信息成为一个难点。

设计并提出一种超高频射频识别系统读写器设计的新方案。该读写器采用Intel R1000收发器芯片、w78E365微控器，符合Is0 18000—6c和EPC global Gen 2标准，工作频率为860～960 MHz，读写距离在2～10 m之间。同时给出读写器硬件系统的组成和软件工作流程，并针对同时读取多张卡的情况进行分析，实现了防冲突算法。该读写器支持SSB一ASK和DSB-ASK双重调制方式，可根据需要改变使用天线的单、双模式。

介绍了 RFID 技术及其产业的现状，对 RFID 产业未来的发展做了分析和预测。最后，结合中国实际对如何发展中国自己的RFID产业提出了一些建议。

UCODE HSL 是目前唯一的一款能够工作在UHF 及微波段2.45GHz 的高集成度RFID 无源电子标签芯片, 并且具有防冲突及冲突仲裁技术。本文着重从内部结构、数据处理机制及基本命令等几个方面论述了UCODE HSL 的工作原理, 并阐述了它在海关进出车辆自动识别管理系统上的具体应用。

介绍了非接触式IC卡的概念和TYPE B非接触式IC卡的工作原理;详细分析了TYPE B防冲突协议的基本工作原理,举例分析了防冲突循环的工作过程;最后,在非接触式IC卡芯片上实现了防冲突协议,实际应用证明系统运行正确。

本文设计的这种有源电子标签外形美观，功耗低，防碰撞性能良好，识别距离为100 m以上；可以应用于岩土加固工程中锚杆注浆现场数据的采集记录，也可用于车辆出入信息采集与控制，以及地下矿井人员定位等系统。

文中介绍了RFID系统及RFID读写器，论述了基于DSP技术的RFID读写器设计方法。在描述RFID系统组成的基础上，给出了读写器的软硬件设计流程。重点阐述了RFID读写器的防冲突设计。该读写器已应用于门禁系统中，实际应用结果表明其性能良好。

针对密集读写器环境下的RFID读写器冲突情况，提出了一种通过中央计算机集中控制读写器分时操作来避免读写器冲突的方法，并设计了基于退火策略的混沌神经网络算法进行读写器时隙分配的求解。首先，根据平面图着色问题与读写器防冲突问题的相似性，确定四时隙分时操作的防冲突原理；然后采用二维Hoeld神经网络建立四 时隙分配问题模型，并构造了满足冲突约束条件的神经网络能量函数；最后，通过引入混沌机制和模拟退火策略进行问题求解以使得算法具有较好的搜索能力和收敛速度。与现有的分布式防冲突算法相比，该方法能够保证读写器具有更多的扫描标签时间和更高的标签扫描频度。仿真实验结果表明用该算法求解读写器防冲突问题是可靠的、高效的。

改进后的二进制防冲突算法能够将射频区域内的多个应答器准确地识别出来，并且使系统的传输数据量和传输时间大大减少，有效节省了传输信道，这是其他算法难以达到的。因此，改进后的二进制防冲突算法比其他算法更准确、更高效地解决射频识别系统中的标签应答数据冲突问题。

无线射频识别系统要实现同时阅读现场多个RFID 标签的关键技术在于找到防冲突算法来解决RFID 标签发送数据的冲突问题。本文首先对基于时隙ALOHA 的各种防冲突算法进行研究比较和分析，然后给出仿真结果；接着，说明各种不同的标签预测方法和信息帧设置调整方法对系统响应时间和识别效率的影响；最后，针对自适应调整方法的防冲突算法及其实现方案进行了进一步仿真分析。