基于FPGA的RFID阅读器设计

作为一项具有广泛应用前景的技术,RFID阅读器近年来已在多个领域发挥了重要作用.由于单片机的开发周期长且批量小,因此,采用FPGA为核心来设计高频、远距离的阅读器.经验证,它能够快速、准确地实现曼彻斯特编码的译码并进行CRC校验.设计的通用异步收发器实现了数据的接收和发送,具有电路形式简单、移植方便等优点.     

基于相位差测距的RFID室内定位系统设计

针对当前室内定位的广泛需求及传统室内定位技术的缺陷,设计了一种基于相位差测距的射频识别(RFID)室内定位系统.系统主要由RFID阅读器、电子标签、STM32模块组成,3个电子标签固定在特定位置作为信标节点,1个RFID阅读器作为移动节点发射与接收超高频信号,STM32模块根据测得的相位差计算相应的距离,并利用改进后的三边定位法,确定阅读器的位置.在实验室对进行了设计并测试,结果表明:该系统能很好地完成定位功能,定位精度达到厘米(cm)级,可满足众多领域的应用需求.     

RFID低功耗电子标签和手持阅读器设计开发

设计了一种短距离2.4 GHz无线通信方案,基于此方案研制的手持阅读器和低功耗电子标签成功应用于油田设备上。电子标签和阅读器分别由ARM和MSP430系列单片机控制无线收发芯片NRF24L01实现身份识别与数据传输,相关参数由软件进行设置。手持阅读器具有好的人机接口,电子标签具有体积小、功耗低、性能稳定、抗干扰能力强的特点。可在一定距离范围内实现误码率低的快速通信。     

应用于超高频阅读器的相关解调器设计

在分析RFID系统接收数据的特征的基础上,提出一种基于相关操作的数字解调器设计.该解调器可对低信噪比且具有较大频偏的接收数据完成频偏估计并进行解码.仿真结果显示,该解调器可对信噪比≥6dB、频偏＋/-22%之内的数据进行正确解调,FPGA测试结果表明,应用该解调电路后阅读器和标签的通讯距离可达4米以上.本文采用的设计思想亦可拓展到除RFID系统外其他低接收信噪比、大频偏信号的接收机设计中.     

引入信息预处理的多状态二进制改进算法

针对多状态二进制防碰撞算法通讯数据存在冗余的情况,引入信息预处理与阅读器部分接收机制。在识别过程只处理冲突位,阅读器只接收并记录标签部分数据,尽量避免数据重复发送与接收,状态标志根据不同指令做变化,减少交互次数,从而降低通讯数据量。采用Java进行算法模拟仿真,结果表明,在碰撞位不连续,碰撞位冲突率低于25%时,算法在减少通讯量方面,具有明显优势。若不计入预处理过程,该算法在任何碰撞位冲突率下通讯数据量都有较大优势。     

一种改进的四叉树RFID防碰撞算法

针对随机ALOHA算法效率较低,确定性树型方法要求区域内标签数量不变的问题,提出一种改进的四叉树RFID防碰撞算法。在阅读器阅读范围内的标签根据不同的问询命令修改自身应答概率进行分组。阅读器采用比较碰撞位的四叉树算法识别应答概率为1的标签。通过公式推导证明了算法采用四叉树识别的合理性。实例说明和仿真结果显示,该算法能减少阅读器和标签之间的查询次数和通信量,有效提高阅读器的识别效率。     

一种单阅读器移动RFID系统性能评估方法

中小型区域RFID标签的识别通常采用阅读器网路实现,因为只有多阅读器才能静态实现阅读器对所有待识别标签的全覆盖。但这种方法面临阅读器使用成本高,阅读器间碰撞,标签识别率低等问题。为改善上述问题,提出一种运用于中小型区域的单阅读器移动RFID系统性能评估方法,该方法以标签丢失率和全识别圈数作为性能指标,在单阅读器移动RFID系统中对已有的静态防碰撞算法的性能进行评估。实验通过判断当前时隙类型确定阅读器是否成功识别标签,每消耗1个时隙阅读器位置调整一次使得信号区及其区内标签重新确定,直至阅读器结束标签识别任务。仿真结果表明该方法能很好地对各种已有标签算法在中小型区域的RFID标签识别环境中的性能进行有效评估,同时提高RFID系统效率。     

一种改进的射频识别多标签抗冲突算法

基于帧时隙Aloha算法,针对目标识别和跟踪等特殊应用中阅读器需要对其阅读范围内的标签进行反复识别的要求,根据首轮识别过程中时隙碰撞率、空闲率的值来动态调整帧长度并将调整后的帧长度的值记录下来用于阅读器的后续查询过程,由此提出了一种改进的多标签抗冲突算法。通过仿真实验表明,该算法可以更加高效快速的识别标签,具有很好的应用前景。     

开放式RFID双向认证协议及安全性分析

针对射频识别(RFID)系统由于资源有限、广播传输等因素而存在的安全缺陷,提出了一种在开放环境中标签和阅读器之间进行双向认证的协议。采用对称加密结合随机数的方法可以很好地协调安全、高效以及成本问题。同时协议不要求阅读器与数据库之间的通信必须是安全的,从而提高了阅读器的移动性和应用范围。通过BAN逻辑对协议进行了形式化分析,证明了所提协议是安全可达的,能够有效避免窃听、追踪和重放等安全威胁。     

基于改进后退策略的按位二进制防碰撞算法

为解决无线射频识别系统中的标签碰撞问题,提出一种基于改进后退策略的按位二进制防碰撞算法。该算法利用标签ID的唯一性,使阅读器只需通过标签ID的部分比特位就能准确地识别某个标签。仿真结果表明,改进的搜索算法能减少阅读器与标签之间的识别通信量及阅读器的搜索次数,提高标签的识别速度。     

管道机器人三轴差速器性能测控系统

为了测试新研制机械自适应管道机器人的三轴差速器性能,根据测试要求,设计了基于ARM和FPGA的测试和控制系统.由ARM完成整个系统的控制和数据的存储,而FP-GA完成7路码盘信号的鉴相和计数.介绍了正交脉冲鉴相、FPGA多轴同步计数及其与ARM的接口、数据存储系统等部分的硬件电路设计.与传统的微控制器外扩专用计数芯片相...     

基于ARM和FPGA的多通道信号模拟系统设计

信号模拟系统在设备测试、数据处理等领域都有重要的意义;为了解决设备测试对多通道同步信号的需求,提出了一种基于ARM和FPGA的多通道信号模拟系统设计方法,主要介绍了以FPGA为核心的模拟输出控制模块,其中采用ARM进行多任务管理,用FPGA实现时序转换和控制,FPGA的控制逻辑采用VHDL和原理图相结合的方法设计,使用FPGA提高了系统性能并简化了外围电路设计,最后给出了模拟系统的实验结果,整个设计系统可模拟输出多路0.01Hz~40MHz的任意信号,说明了这种设计方案的有效性。     

ARM+FPGA的双模导航接收机硬件平台设计

卫星导航系统能够为广大用户提供全天时、全天候、高精度的导航、定位和授时服务.本文介绍一种基于ARM+FPGA架构的GPS/BDS双模导航接收机的设计方法.该设计分为3部分:射频部分电路设计、FPGA部分电路设计和ARM电路设计.其中,射频部分主要完成GPS/L1频点、BD2/B1以及B3频点卫星信号的下变频及采样.FPGA部分做信号处理,ARM负责信息处理.经过测试,此设计是可行的,能够达到导航接收机对于定位和授时精度的要求.     

母猪饲喂控制系统的研究

为解决如今我国养猪业存在的问题，实现母猪喂养的信息化与数字化，研究并开发了母猪饲喂控制系统。对 系统的总体框架和各部分功能模块进行了整体设计，并确定了以ARM9 为控制核心的方案。硬件部分完成了基于RFID射频 阅读器电路的设计，直流电机控制门控开关的设计和步进电机控制自动下料的设计，实现了ZigBee 无线模块与ARM9 之间的 通信，最后对硬件系统和软件系统进行了调试与集成，并在养猪场安装试运行。     

超高频RFID读写器系统的设计与实现

采用ARM9微处理器为主控制器,射频处理采用奥地利微电子公司的AS3992芯片为核心,设计开发了超高频RFID读写器系统。系统设计了外置功率放大电路、功率探测电路和天线端阻抗匹配调谐电路,使发射机输出功率达到+33dBm,并有效地提高了接收机信噪比,实现了对符合ISO/IEC 18000-6C 900MHz RFID协议的多标签的稳定高速读写;同时在ARM9硬件平台上移植了嵌入式Linux系统,并设计了读写器Web固件控制系统,以实现多标签盘存和读写器的网络配置等操作,为读卡器之间数据通信和二次开发提供平台。该系统已搭建运行于某电厂运煤车辆出入RFID管理控制系统中,运行结果表明,系统最大稳定读取距离达到10m,满足了工程需求。     

基于FPGA与ARM的多路时序控制系统设计与实现

介绍了基于FPGA与ARM7的多通道、多时间范围的同步时序控制系统,采用FPGA实现20路高精度的信号延时输出控制,通过ARM7的数据总线接口实现了ARM与FPGA的数据交互;重点介绍了系统的硬件电路设计、ARM与FPGA总线的设计和FPGA内部程序模块的设计;各通道的输出信号类型与延时时间等参数均可以通过人机接口现场配置,也可以通过上位机软件来配置;该设计可以保证各通道信号通过外触发信号为基准来进行延时输出,系统的延时时间精度小于2μs;ARM7处理器芯片采用PHILIPS公司的LPC2214,FPGA采用Altera公司Cyclone系列的EP1C12Q240;采用硬件描述语言Verilog HDL来设计延时模块,延时精度达到1μs;该系统在靶场测试中验证了其正确性和有效性。     

WinCE 下ARM+FPGA 系统

ARM嵌入式单片机和FPGA逻辑电路组成的系统平台是实现仪器仪表便携式、智能化发展的重要方法。系统设计的核心为ARM对FPGA进行管理控制。通过分析ARM的外围总线和与GPIO研究,设计出FPGA通过数据总线交换数据、GPIO完成状态传递的直接连接方式,有效利用了ARM处理器的地址资源,简化了接口电路;通过研究Windows CE系统驱动程序原理和编程,设计了简化的Windows CE对数据总线和GPIO驱动过程,节省了系统资源,完成了ARM+FPG A系统的多通道数据采集系统应用开发。     

基于FPGA的智能PMC通讯模块设计

为了灵活在工业控制计算机内实现通讯接口的扩展,提出了一种基于FPGA的智能PMC通讯模块的设计方法,该方法包括了通讯接口模块的主要设计思路与实现过程;通讯接口模块以FPGA为核心,在FPGA内部实现了软核处理器、PCI总线接口、CAN协议控制器、串行协议控制器、寄存器组等功能,使电路的设计高度集成化,也提高了整个设计的可靠性,同时通过处理器软核实现通讯的智能控制,使模块具备稳定的数据传输速率;模块设计完成后,在实验室环境下对串口和两路CAN总线接口进行连续运行测试,在测试过程中模块性能稳定,无误码和丢帧现象。     

FPGA的仿生机器人多路舵机控制器设计

为了实现对多路舵机的精确控制,介绍了一种基于FPGA的多路舵机控制器设计方案,可应用于仿生机器人的动作控制。所设计的控制器硬件包括FPGA控制器、舵机、隔离电路和电源滤波电路;软件设计主要包括寻址模块、ROM模块和PWM发生模块。仿真实验表明,本设计的多路舵机控制器能较好地控制每个舵机平稳运行完成动作组,并能更改ROM中存放的数据,增加PWM信号路数,可设计任意动作组。     

反熔丝FPGA在多路数据采集存储系统中的应用

针对在空间环境半导体易发生单粒子翻转效应,分析了反熔丝FPGA在空间环境的优势,采用Actel公司的反熔丝FPGA作为多路数据采集存储系统的主控芯片,着重阐述了反熔丝FPGA在与传统FPGA在时序电路设计和时钟控制方面的不同,介绍了存储单元的电路组成及其启动、擦除接口设计,并介绍了高速数据传输接口的改进设计。