项目布景及可行性剖析
项目名称、项意图首要内容及现在的开展状况;
项目要害技能及立异点的论说;
技能老练性和牢靠性论说
项目布景:
射频辨认技能在国外开展得很快,产品品种或许多,如德州仪器公司(TI)、MOTOROLA、Phllips、EM、iPico等国际闻名厂家都大亨产RFID产品。他们的产品各有特色,自成系列。跟着技能的开展和运用的遍及,这些厂家所出产的RFID体系都将向一致的规范过渡。
射频辨认技能广泛运用于工业主动化、商业主动化和交通运送操控办理等许多范畴:轿车、火车等交通监控;高速公路主动收费体系;泊车办理体系;物品办理;流水线出产主动化;安全收支查看;库房办理体系;动物办理和车辆防盗等。
RFID前期运用范畴:
因为RFID体系具有非触摸性、可读写以及能够完结多标签一同辨认的特性,因而,RFID体系在工业、商业和服务业等方面得到了十分广泛的运用。RFID前期在如下3个范畴得到了广泛的运用,这3个范畴也是RFID的根本运用范畴:
运送与配送:车辆
制造与加工:出产主动化
安全与认证:人员辨认
RFID的高成长性运用范畴:
动物辨认
废弃物办理
会议与计时
邮包盯梢
航空行李盯梢
收费办理
RFID新式的运用范畴:
电子物品监督体系/服装零售店出口办理
宝贵仪器设备的防盗办理、非授权运用办理或许财物办理
过路过桥费的主动收取
动物办理/个性化喂食
运动计时
车辆防盗体系和轿车焚烧体系
运用和开展趋势
当时RFID运用和开展面临着几个要害问题是规范、本钱、技能和安全。
1.规范
现在职业规范以及相关产品规范还不一致,电子规范签迄今停止全球也还没有正式构成一个一致的(包含各个频段)国际规范。规范(特别是关于数据格式界说的规范)的不一致是限制RFID开展的重要因素,而数据格式的规范问题又涉及到各个国家自身的运用和安全。规范的不一致也使当时各个厂家推出的RFID产品互不兼容,这必然阻止了未来RFID产品的互通和开展,因而,怎么使这些规范彼此兼容,让一个RFID产品能顺畅地在民办规模中流转是当时重要而急迫的问题。现在,许多国家都正在抓紧时刻拟定各自的规范,我国电子标签技能还正处在研制阶段。
2.本钱
现在美国一个电子标签最低的价格是20美分左右,这样的价格是无法运用于某些价值较低的单件产品,只要电子标签的单价下降到10美分以下,才或许大规模运用于整箱整包的产品。跟着技能的不断进步和在各大职业的日益推行,RFID的各个组成部分,包含电子标签、阅读器和天线等,制造本钱都有望大幅度下降。
3. 技能
虽然在RFID电子标签的单项技能上现已趋于老练,但总体上产品技能还不行老练,还存在较高的差错率(RFID被误读的比率有时高达20%),在集成运用中也还需求霸占很多的技能难题。
4 .安全
当时广泛运用的无源RFID体系还没有十分牢靠的安全机制,无法对数据进行很好的保密,RFID数据还简略遭到进犯,首要是因为RFID芯片自身,以及芯片在读或许写数据的进程中都很简略被黑客所运用。此外,还有辨认率的问题,因为液体和金属制口等对无线电信号的搅扰很大,RFID标签的精确辨认率现在还只要80%左右,离大规模实践运用所要求的老练程度也还有必定间隔。
从总体上而方,RFID技能现已逐渐开展成为一个独立的跨学科的专业范畴,它将很多来自完结不同专业范畴的技能综合到一同:如高频技能、电磁兼容性、半导体技能、数据维护和密码学、电信、制造技能和许多专业范畴。RFID技能所能运用和发挥效应的首要方面包含节省人工本钱,进步作业精确性,加速处理速度,有用盯梢物流动态等,现在RFID技能已被广泛运用于工业主动化、商业主动化、交通运送操控办理等许多范畴。2004年11月初,美国《VAR Vusiness》杂志完结的一项技能状况调查报告,评出了2005年“七大抢手科技走向”,其间把射频辨认技能(RFID)作为2005年科技业的突破性技能。美国沃尔玛及美国国防部等正在推动全面导入RFID的计划,许多高科技公司也正在开发RFID专用的软件和硬件,这些公司包含英特尔,微软,甲骨文和SUN等。ABI估量,到2008年,RFID电子标签、阅读器和相关软件与服务的销售额可望增至30亿美元,RFID技能商场在未来五年内将有数万亿美元的商场空间。
项目名称、项意图首要内容及现在的开展状况:
项目名称:根据FPGA的RFID读卡器的规划
项意图首要内容:RFID(无线射频辨认)技能,又称为电子标签或许无线标签辨认,是一种运用无线射频通讯完结的非触摸式主动辨认技能,被列为21世纪最有出路的重要工业和运用技能之一。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复运用等特色,可支撑快速读写、非可视辨认、移动辨认、多方针辨认、定位及长时刻盯梢办理。本钱的节省和功率的进步,促进RFID技能成为各个职业完结信息化的重要切入点。RFID射频辨认是一种非触摸式的主动辨认技能,它经过射频信号主动辨认方针方针并获取相关数据,辨认作业无须人工干预,可作业于各种恶劣环境。RFID技能可辨认高速运动物体并可一同辨认多个标签, 操作便利便利。无线射频辨认技能(RFID)的根本原理是运用射频信号和空间耦合(电磁耦合或电磁传达)传输特性,完结对被辨认物体的主动辨认。
RFID技能的典型运用有:物流和供给办理,出产制造和安装,航空行李处理,邮件/快运包裹处理,文档追寻/图书馆办理,身份标识。
读卡器要害技能问题
1.防止读卡器抵触
运用读卡器遇到的一个问题便是,从一个读卡器宣布的信号或许与另一个掩盖规模堆叠的读卡器宣布的信号相互搅扰。这种现象叫做读卡器抵触,Auto-ID中心运用一种叫做时分多址(TDMA)机制来防止抵触。简而言之,便是读卡器被指示在不一同段读取信息,而不是在同一时刻都企图读取信息,这确保了它们不会相互搅扰。可是这意味着处于两个读卡器堆叠区域的任何一个RFID 标签都将被读取两次信息,为此开宣布了一套删去冗余信息的体系。
2.防止标签抵触
读卡器遇到的另一个问题便是在同一规模内要读取多个芯片的信息,当在同一时刻超越一个芯片向读卡器回来信号,这样标签抵触就发生了,它使读卡器不能明晰判别信息。Auto-ID 中心现已选用了一个规范化的方法来处理这个问题。读卡器只要求榜首位数契合它所要求的数字的标签回应读卡器。从本质上来讲,便是,读卡器提出要求:“产品电子码以0 最初的标签回应读卡器。”假如超越一个标签回应,则读卡器持续要求:“产品电子码以00 最初的标签回应读卡器。” 这样操作直到仅有一个标签回应停止。这一进程十分敏捷,一个读卡器在1 秒之内能够读取50 个标签的信息。
3 .读取间隔
读卡器读取信息的间隔取决于读卡器的能量和运用的频率。一般来讲,高频率的标签有更大的读取间隔,可是它需求读卡器输出的电磁波能量更大。一个典型的低频标签有必要在一英尺内读取,而一个UHF 标签能够在10 到20 英尺的间隔内被读取。在某些运用状况下,读取间隔是一个需求考虑的要害问题,例如有时需求读取较长的间隔。可是较长的读取间隔并不必定便是长处,假如你在一个足球场那么大的库房里有两个读卡器,你或许知道有哪些存货,可是读卡器不能帮你确认某一个产品的具体位置。关于供给链来讲,在库房中最好有一个由许多读卡器组成的网络,这样它们能够精确地查明一个标签的切当地址。Auto-ID 中心的规划是一种在4 英尺间隔内可读取标签的活络读卡器。
4.射频接口
射频模块与基带模块的接口为调制(装载)/解调(卸载),在体系完结中,一般射频模块包含调制/解调部分,而且也包含解调之后对回波小信号的必要加工处理(如扩大、整形)等。射频模块的收发别离是选用单天线体系时射频模块有必要处理好的一个要害问题。
技能老练性牢靠性:射频读卡技能正在不断开展,其读卡效果间隔及读卡精确程度均在不断进步。本项目运用精确解调技能,精确读出卡内信号,技能老练牢靠。
项目施行计划
1.计划根本功用框图及描绘
用框图的方法并加以简略的描绘简述施行本项意图技能计划。
RFID读写器的结构图
读写器体系能够分红两个根本的功用模块,即操控模块和高频接口。高频接口是由接受器和发送器组成的。读写器还需求发射电磁能量的天线。
高频接口也称为射频模块。高频接口具有的首要功用包含:发生高频发射能量,激活射频标签并为其供给能量;对发射信号进行调制,用于将数据传送给射频标签;接纳并解调来自射频标签的无线电信号。
在高频接口中有两个分割开的信号通道,别离运用于射频标签上下行两个方向上的数据流。传送到射频标签的数据经过发送分支通道来发送,而来自射频标签的数据则经过接受器分支通道来接纳。
高频接口和操控器之间的九口将高频接口的状况以二进制数的方法表明出来,1表明有高频信号,0表明没有高频信号。
操控体系也称为读写模块。操控体系具有如下功用:与数据办理体系软件进行通讯,并履行从数据办理体系软件发来的动作指令;操控与射频标签的通讯进程;信号的编码与解码;履行防磕碰算法;进行读写器和标签之间的身份验证。
2.需求的开发渠道
硬件部分需求一块V2pro开发板,Xilinx公司ISE6。仿真软件为Modelsim。规划完结采纳原理图和VHDL言语相结合的准则。顶层模块选用Quartus II 6.0规划原理图,功用模块选用VHDL言语完结。构建一个比较小型的可编程片上体系。另需求自己制造一些外部电路。
软件部分需求ISE软件,以及嵌入式逻辑剖析仪功用包。
3.体系终究要到达的性能指标
论说本项目终究完结时所想象到达的方针。
能精确有用地对方针方针进行辨认验证,并做出反响。
需求的其它资源
1.规划输入输出功用子板
子板功用描绘、接口阐明、时刻、方法
子板功用:作为数据收集体系,然后送入FPGA处理。
接口阐明:RS232
2.测验设备
列出在计划施行进程中所需求的测验设备(万用表、示波器、频谱仪、逻辑剖析仪等)
万用表、示波器、电脑
3.仿真、开发工具
列出在计划施行进程中所需求的仿真、开发工具等。
ISE、Quartus2软件渠道