4.2 譯碼模塊具體實現方法

讀寫器發出的命令采用PIE (pulse．interval encoding)格式，命令以同步頭(preamble)開始，如圖3所示。譯碼模塊的實現方法為：首先判斷同步頭，標簽對輸入信號進行檢測，一旦檢測到下降沿說明可能是一條新命令的定界符(delimiter)，馬上計數低電平，將計數值存人寄存器count0中，同時檢測輸入信號是否有上升沿跳變，若發現上升沿跳變，則數據清零重新計數，并把delimiter之后的計數值存入寄存器count中，不斷比較寄存器count0和count的值，依據圖3所示的關系依次判斷出delimiter， 數據0，RTcal(reader to tag calibration)，TRcal (tag to reader calibration)， 確認同步頭；然后把同步頭之后的數據比RTcal／2短的作為數據0，比RTtcal／2長的作為數據1，從一系列高低電平中恢復出真正的1信號和0信號，依次存入命令寄存器，并提供控制狀態機及校驗模塊的相關標志位。

圖3 PIE格式，R=>T(reader to rag)同步

4.3 CRC校驗和產生模塊

UHF RFID系統采用循環冗余校驗(CRC校驗)來判斷數據的有效性和完整性，CRC校驗可以保護讀寫器發出的RjT (reader to tag)命令和標簽反向散射的TjR (tag to reader)序列。從數學角度來看，CRC校驗是用將被處理的數據字節當作一個二進制多項式A ( )的系數，該系數除以發送方和接收方預先約定好的生成多項式g ( )后，將求得的余數P ( )作為CRC校驗碼。CRC的計算包括了要計算其CRC值的數據字節以及所有前面的數據字節的CRC值。當一個數據塊被傳輸時，數據發送方計算此數據塊的CRC校驗碼，并將此校驗碼附在數據塊后一起傳輸。數據接收方計算所有接收數據的CRC值，其結果總是零，否則在傳輸過程中一定出現了傳輸錯誤。用零校驗可以很容易地分析數據的完整性，避免代價很高的校驗和比較過程。協議中采用線性反饋移位寄存器來實現CRC校驗，CRC．5校驗和CRC．16校驗的電路示意圖如圖4所示。

圖4 CRC-5和CRC-16電路

4.4 射頻標簽中的狀態機

RFID標簽所有的操作都基于由一系列邏輯控制的狀態轉換進行的，此為標簽數字電路的核心部分。本設計采用有限狀態機來實現此模塊，這里用到了3類基本操作和7種典型的狀態。如圖5所示，當收到不同命令時，標簽將會在7種狀態間進行轉換。選擇(select)命令和盤存(inventory)命令用于從標簽群中識別出特定的一個，標簽所處的相應狀態為ready，arbitrate，reply，acknowledged；一旦標簽被識別，讀寫器即可發出訪問(access)命令，讀取標簽的信息或將信息發送給標簽，標簽所處的相應狀態為open，secured，killed。

圖5 讀寫器對標簽操作及標簽的狀態

識別多個標簽時采用隨機分槽防碰撞算法(slotted random anti．collision algorithm)解決沖突問題。讀寫器向讀寫范圍內的每個標簽發送包含參數Q (取值0 15)的Query命令，控制標簽往各自的分槽計數器內載入一個由Q值決定的隨機數(取值范圍0～2Q．1)，隨機數的產生主要基于線性移位反饋寄存器 。讀寫器再發出其他inventory命令改變隨機數的值，只有當隨機數的值為0時，標簽才會應答。若多個標簽的計數器值同時為0時，這些標簽同時應答，從而造成沖突。讀寫器檢測到沖突后，發出inventory命令讓沖突標簽的隨機數值從0000h(十六進制數)變到7FFFh，再通過設置新的Q參數來隨機散列分槽計數器值，使得發生沖突的多個標簽逐一被識別，保留一個處于活動狀態的標簽與讀寫器建立無碰撞通信，這樣就有效地解決了沖突問題。雖然此種方法的判別線性度比二進制數搜索法低，但讀取速度高，演算機制完整，可防范多種信號碰撞的可能性，大幅降低信號碰撞的幾率。

4.5 編碼模塊

標簽反向散射給讀寫器的數據采用FM0編碼，圖6給出了FM0編碼的格式。

圖6 FM0編碼格式

FM0編碼的數據前應以前同步碼開始，選擇哪種前同步碼由讀寫器所發命令中的TRext參數決定；FM0編碼在每個數據邊界處倒轉相位，并在數據0中間倒轉相位。FM0編碼具有記憶功能，一序列的信號中，后一位電平必須承接上一位末尾電平，所以需要一個寄存器存放上一位末尾處的電平信號，由此來判斷下一信號的起始電平。根據讀器所發命令確定標簽返回數據的鏈路頻率(LF：link frequency)， 由內部時鐘計數產生所需頻率，以此作為標簽返回數據的發送頻率。為降低功耗，可以將全局時鐘分頻，降低時鐘頻率。為了準確實現編碼的功能，需要在充分理解標準的基礎上，嚴格定義該模塊與狀態機之間的接口時序。編碼模塊只有與狀態機模塊在時序上密切配合，雙方才能正確地發送和接收信號。實現過程為：當狀態機發送的使能信號有效時，編碼模塊進入編碼狀態，同時，狀態機送出數據信號；編碼模塊被觸發啟動后，首先按照協議要求產生前同步碼，再把要輸出的數據依次編碼，產生1 bit中高低各半的0信號或統一電平的1信號，串行送出；當狀態機發送最后一位數據的同時，通知編碼模塊，狀態機的數據已經發送完畢。