[发明专利]基于FPGA的低频RFID标签芯片及其数据传输方法

说明书

技术领域

本发明属于射频标签领域，尤其涉及了一种基于FPGA的低频RFID标签芯片及其数据传输方法。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification)无线射频识别技术，是一项非接触式的自动识别技术，利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)来实现无接触信息传递，具有非接触式、可靠性高、安全性能好、无需人工干预、可工作与任何恶劣环境等特点，广泛应用于学校、公共交通、门禁、电子钱包、医疗等领域。低频RFID标签一般工作在120KHz到134KHz频率范围内，除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。RFID技术首先在低频范围内得到了广泛的应用与推广，尤其在畜牧业的应用得到了一致认可；而市场上的低频标签多为只读式，不能对标签进行读数据操作。随着科技进步和工业化不断发展，各领域对低频RFID标签提出了新的要求和挑战，只读式标签难以满足市场需求，必须通过在增加阅读性能的同时加强标签芯片的通用性使该类型的标签能够适用更多的工业领域。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于FPGA的低频RFID标签芯片及其数据传输方法，具体由以下技术方案实现：

所述基于FPGA的低频RFID标签芯片，包括低频RFID射频前端电路、FPGA处理器以及存储器，所述低频RFID射频前端模块通过FPGA处理器与所述处理器通信连接，低频RFID射频前端模块包括ASK解调电路与负载调制电路；

所述ASK解调电路包括检波单元、滤波放大单元、电源单元和迟滞比较单元，所述检波单元通过滤波放大单元与迟滞比较单元通信连接，所述电源单元与迟滞比较单元电连接；

所述负载调制电路根据RFID信号得到感应电压，并将所述感应电压输送至所述检波单元。

所述基于FPGA的低频RFID标签芯片的进一步设计在于，所述检波单元选用BAS70-07二极管对得到的感应电压信号进行包络检波。

所述基于FPGA的低频RFID标签芯片的进一步设计在于，所述滤波放大单元为四级放大处理的全反馈二阶巴特沃思有源低通滤波器，由两个AD8052串接组成。

所述基于FPGA的低频RFID标签芯片的进一步设计在于，所述电源单元为线性稳压器。

所述基于FPGA的低频RFID标签芯片的进一步设计在于，所述负载调制电路包括线圈、电容、耦合单元以及开关管，所述线圈与电容连接形成回路，所述回路通过耦合单元与开关管通信连接。

所述基于FPGA的低频RFID标签芯片的进一步设计在于，所述电压比较器采用LM293芯片。

根据所述基于FPGA的低频RFID标签芯片，本发明还提供一种应用于所述基于FPGA的低频RFID标签芯片的数据传输方法，包括：

读写器持续发送载波，整个系统上电复位后将系统内部原有的ID序列号编码通过负载调制电路发送到读写器载波上，

当读写器向标签发送命令时，标签应答器通过耦合通信获取输入信号，通过专用的射频前端电路对所述输入信号进行包络检波、滤波放大和电平比较得到微处理器可识别的数字信号并送入解码模块，

解码模块检测到帧头数据，立即把解码后帧头与帧尾之间的数据保存下来；

启动CRC校验模块，如果CRC校验失败则代表读写器发送的命令不成功或者错误信息，标签向读写器返回一个Error响应，并等待下一次命令；如果读写器命令的CRC校验成功并且命令可识别，则标签根据解码出的命令形式采取读信息或者写信息操作，完成一次读写器与标签的通信过程。

所述数据传输方法的进一步设计在于，所述读操作为：标签返回读写器命令请求的数据信息；所述写操作为：将命令里包含的数据信息写入存储器中。

所述数据传输方法的进一步设计在于，读操作包含寻卡命令，所述寻卡命令自带防碰撞的命令格式，收到该寻卡命令时场内所有标签执行防碰撞算法，读写器选择符合命令要求的标签并读取其内部信息。

所述数据传输方法的进一步设计在于，所述寻卡命令通过专用指令设计成可选执行项，在执行所述专用指令时省略防碰撞过程或省略CRC校验过程或省略防碰撞过程与CRC校验过程的组合。

本发明的优点