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基于ARM9的UHF读写器模块设计

2020-12-08阅读(945)

基于ARM9的UHF读写器模块设计

论文摘要

射频识别技术(RFID)是最近几年来发展最快的非接触自动识别技术,无论在理论上,还是在实际应用都非常理想。尤其是超高频(UHF)RFID技术,它具有读取距离远,识别速度快,识别多标签能力强等优点,广泛应用于高速公路不停车收费,物流管理,肉食品安全方面的货源跟踪,门禁考勤管理,机密文件管理等领域。然而,UHF读写器的研制在我国处于不是很成熟阶段,国内还没有设计出UHF频段性能良好的标签芯片,射频电路设计方面:功耗大,效率低,成本高等特点暂时无法解决。在读写器接口设计和软件API函数设计方面都没有合适的规范,不同企业设计的同类的产品,即使有相同的接口也不能完全互用,导致许多的同类产品软件重复开发。本论文基于此,设计了基于ARM9的UHF读写器模块,从微处理器电源设计起到读写器射频前端电路设计,到器件的参数选择,到读写器软件设计和系统软件设计上做了详细分析、研究和设计,主要内容有:(1)阐述了射频识别技术的研究背景和选题的意义,概述了射频识别技术在国内外的发展状况,介绍了射频识别技术系统的组成和工作原理,以及其相关标准。在此基础之上,提出了现存系统存在的缺陷,设计了基于ARM9的UHF读写器模块方案。(2)在硬件上,采用最高工作主频为400MHz、内核为ARM920T ,S3C2410A的微处理器,此微处理器也作为UHF读写器的控制器。设计了丰富的外部接口:USB、网络接口、串口、IDE接口、SD卡接口、触摸屏等。在射频电路方面上,发射电路中,设计了基于数字频率合成器SI4133的载波信号生成电路,软件设计成能够顺序跳频和伪随机跳频,避免同频段的其它设备工作时的环境干扰,提高读写标签成功率。选择了恰当的射频芯片,设计了符合EPC GEN2标准的射频调制电路、功率放大电路、功率设置电路、射频电源管理电路;射频接收电路中,选择合适的高频检波二极管设计解调电路,设计标签返回信息的信号放大电路,以及标签返回信息的基带信号生成电路。(3)根据EPC GEN2标准设计了读写器软件:编写了发送命令采用脉冲间隔编码的形式给标签,编写了CRC5,CRC16校验码生成程序,采用定时器的脉冲宽带捕捉完成标签返回信息解码;完成bootloader、嵌入式Linux操作系统内核、带有Qtopia图形界面库的根文件系统的定制和设计,设计了驱动程序开发流程,同时给出UHF读写器的演示系统的界面。(4)调试了读写器发送的各种不同命令信号和标签返回信息经处理后的基带信号,调试了读写器模块的读写标签功能,调试了下载了嵌入式Linux系统的功能以及外部接口驱动功能。通过对系统的功能进行调试,读写器能够设置功率,读写标签,外部接口能够工作,达到了预期的设计目标。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 概述
  • 1.1 课题的研究背景和意义
  • 1.2 RFID 技术发展现状
  • 1.2.1 UHF 读写器国外的现状
  • 1.2.2 UHF 读写器国内的现状
  • 1.3 RFID 原理及相关技术概述
  • 1.3.1 RFID 系统构成
  • 1.3.2 EPC GEN2 协议介绍
  • 1.4 论文结构安排
  • 第二章 UHF 读写器模块硬件设计
  • 2.1 UHF 读写器模块硬件系统
  • 2.1.1 硬件系统方案
  • 2.1.2 硬件系统框图
  • 2.2 微处理器硬件电路设计
  • 2.2.1 电源电路设计
  • 2.2.2 复位电路设计
  • 2.2.3 NAND Flash 部分电路设计
  • 2.2.4 接口电路设计
  • 2.3 射频部分电路设计
  • 2.3.1 射频载波信号产生电路
  • 2.3.2 调制电路设计
  • 2.3.3 功放电路设计
  • 2.3.4 功率设置电路设计
  • 2.3.5 解调电路设计
  • 第三章 UHF 读写器模块软件设计
  • 3.1 UHF 读写器软件系统设计
  • 3.2 读写器软件设计
  • 3.3 Bootloader 下载
  • 3.3.1 bootloader 工作原理
  • 3.3.2 bootloader 代码分析
  • 3.3.3 bootloader 代码修改和裁剪
  • 3.4 Linux 内核下载
  • 3.4.1 Linux 内核源码组织分析
  • 3.4.2 内核源码修改和裁剪
  • 3.5 根文件系统下载
  • 3.5.1 嵌入式文件系统介绍
  • 3.5.2 根文件系统的制作与下载
  • 3.6 嵌入式GUI 移植
  • 3.6.1 嵌入式GUI
  • 3.6.1.1 MiniGUI
  • 3.6.1.2 MicroWindows
  • 3.6.1.3 Qtopia
  • 3.6.2 Qtopia 编译和下载
  • 3.7 驱动程序设计
  • 3.8 应用程序设计
  • 第四章 系统调试
  • 4.1 UHF 读写器功能调试
  • 4.2 嵌入式 Linux 软件调试
  • 总结
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻硕期间取得的成果

    • 相关论文文献

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