用于动态车辆识别的高速远距离RFID读写设备研究与实现

论文摘要

RFID（射频识别）技术在动态车辆识别跟踪及ETC（电子不停车收费）系统中的应用主要是采用RFID技术为车辆行驶线路跟踪提供底层的无线通信,以达到记录车辆行驶线路的目的,这对于解决高速公路不停车收费系统中的线路二义性、出入口拥堵等问题,有着很好的应用效果。论文以浙江省科技厅项目（2008C21145）为背景,基于RFID技术的SoC设计思想,提出采用Cortex-M3 ARM微控制器和GPRS功能相结合的实现方法,设计一款用于高速公路中动态车辆行驶线路识别的读写设备,包括2.4GHz有源RFID卡和读写器,以实现高速、远距离读取RFID卡信息,将其进行编码打包,通过GPRS网络传给远端数据管理中心。论文围绕高速、远距离RFID读写设备的设计与实现,基于功能模块化原则,通过研究2.4GHz SoC射频芯片nRF24LE1的应用,设计了2.4GHz有源RFID卡和读写器射频单元,编写底层驱动,解决了数据结构编码、数据防冲突、射频收发以及低功耗软件实现等问题。通过研究Cortex-M3 ARM微控制器和GPRS功能模块MC35i的应用,设计了RFID读写器核心控制单元和GPRS功能单元,编写驱动程序,解决了读写器信息校准、与RFID射频单元通信以控制读写RFID卡、与GPRS功能单元通信以实现GPRS网络传输等问题。最终调试结果表明,读写器可以高速、远距离读取RFID卡信息,并通过GPRS网络将数据传给远端数据管理中心;读写设备达到预期设计目标,具有可靠性高、性能好、成本低、运营费用低廉等优点,可用于高速公路中的动态车辆识别。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 主要研究内容及论文结构
• 1.3.1 论文主要研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 第2章 RFID系统概述
• 2.1 RFID 系统基本原理及相关技术
• 2.1.1 RFID系统的基本组成及工作原理
• 2.1.2 RFID系统的分类
• 2.2 RFID 系统中的数据编码和调制
• 2.2.1 RFID系统中的数据编码
• 2.2.2 RFID系统中的数据调制
• 2.3 数据完整性
• 2.3.1 纠错校验
• 2.3.2 多路存取
• 2.4 本章小结
• 第3章 读写设备硬件设计与实现
• 3.1 硬件设计综述
• 3.2 有源RFID 卡设计
• 3.2.1 nRF24LE1 简介
• 3.2.2 卡片硬件设计实现
• 3.3 读写器硬件设计与实现
• 3.3.1 读写器硬件总体设计
• 3.3.2 ARM 控制单元设计
• 3.3.3 RFID射频单元设计
• 3.3.4 GPRS 功能单元设计
• 3.3.5 其它外围电路设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 软件设计概述
• 4.1.1 功能划分与工作分析
• 4.1.2 软件平台
• 4.2 数据包结构与数据完整性的算法程序实现
• 4.2.1 数据包结构
• 4.2.2 校验算法及程序实现
• 4.2.3 数据防冲突程序实现
• 4.3 RFID 射频单元和RFID 卡软件设计
• 4.3.1 工作模式设置
• 4.3.2 关键命令字及收发流程
• 4.3.3 RFID射频单元软件设计
• 4.3.4 RFID卡软件设计
• 4.4 GPRS 功能单元软件设计
• 4.4.1 PPP协议与帧格式
• 4.4.2 PPP链路的建立
• 4.4.3 GPRS 通信模块程序设计
• 4.5 ARM 控制单元软件设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 读写设备调试与分析
• 5.1 RFID 射频单元的调试
• 5.2 读写器信息校准和存储功能的调试
• 5.3 GPRS 功能单元的调试
• 5.4 系统整体调试
• 5.5 调试结果分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 结果与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果