1 引 言
射频识别技术(RFID)是利用射频方式进行远距离通信以达到物品识别目的，可用来追踪和管理几 乎所有物理对象。在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域，甚至军事用途都具有广泛的应用前景，并且引起了广泛的关注。RFID系统 一般包括读写器和电子标签(或称应答器)2个部分。RFID电子标签(Tag)由芯片与天线(Antenna)组成，每个标签具有惟一的电子编码。标签附在物体上以标识目标对象。RFID读写器(Reader)的主要任务是控制射频模块向标签发射读写信号，并接收标签的应答。对标签信息进行解码，并将信息 传输到主机以供处理。根据应用的不同，阅读器可以是手持式或固定式。本文重点介绍的就是读写器的开发。
EPC规范已经颁布第一代规 范。规范把标签细分为Class 0，Class 1，Class 2三种。其中Class 0和Class 1标签都是一次写入多次读取标签， Class 0标签只能由厂商写入信息，用户无法修改，因而又称为只读标签，主要用于供应链管理)Class 1则提供了更多的灵活性，信息可由用户写入 一次。Class 0和Class 1标签采用不同的空中接口标准进行通信，因此两类标签不能互操作。Class 2标签具备多次写入能力，并增加了部分 存储空间用于存储用户的附加数据。Class 2标签允许加入安全与访问控制、感知网络和Ad Hoc网络等功能支持。目前EPCglobal正在制定第 二代标签标准，即UHF Class l Generation 2(C1G2)。C1G2具有随时更新标签内容的能力，保证标签始终保存最新信息。 EPC规范l_0版本包括EPC Tag数据规范、Class 0(900 MHz)标签规范、C1ass 1(13．56 MHz)标签接口规范、 Class l(860～930 MHz)标签射频与逻辑通讯接口规范、物理标识语言(PhysicalMarkup Language，PML)。
本文重点介绍EPC Class 1读写器系统设计、数字部分设计及FPGA在数字实现上的应用。由于U 频段RFID技术的应用还处在早期的发展阶段，符合EPCClass 1协议的读写器在国内还没有相关产品面世。本文对相关开发有一定的参考价值。
2 EPC Class lb系统设计
一 个完整的RFID系统包括：读写器、天线、标签和PC机。读写器完成对标签(Tag)的读写操作。通过RS 232或RS 485总线完成PC机的命令接 收和EPC卡号的上传。图l是读写器的系统组成框图。读写器组成包括与PC机的串口通信部分、单片机和FPGA组成的数字部分、射频部分。RF单元实现和 标签的通信，数字部分完成对射频部分的控制、回波命令解析 PC机接收卡号实现上位机的控制。下面对各模块做简单介绍。
2．1 PC 端
RFID系统一般要将标签信息读取到计算机上，然后等待处理 用户通过PC机可以实现读写器控制，完成对标签的读写操作。读写器与PC机通信是基于RS 232总线，纠错算法是CRC—CCITT算法。
-图1-
2．2 射频模块
读写器对标签的读写是通过发送射频能量和对回波实现的。射频模一方面将数字模块送来的信息完成调制并发送。标签应答，射频模块接收回波信号将他解调成基带信号，送到数字模块。
2．3 数字模块
数字模块由单片机(cygnal C8O51F126)、存储器(24Cz56)，FPGA(xl SlOO)组成 单片机的功能有：
(1)实现与PC机通信，接收PC机命令，完成解析下传到FPGA
(2)将FPGA送来的EPC卡号加算CRC—CCITT校验上传PC机。择Xilinx公司ISE6．2，仿真软件为Modelsim 5．7。设计实现采取原理图和VHDL语言相结合的原则。顶层模块采用原理图设计，功能模块采用VHDL语言实现。
(3)解决多卡碰撞，实现多卡读取。由于FPGA实现多卡读取算法非常消耗FPGA资源，而且需要FPGA有大量的存储器资源存放读到的卡号，成本较高。而如果由PC机实现多卡读取算法，则读取速度很难提高。
(4)实现对射频模块的锁相环频率控制以及功率控制 读写器发射功率常需要调整，而且读写器有时需要在不同射频频率，甚至跳频下工作。单片机通过对射频模块的锁相环控制实现对射频频率和功率的控制。
单片机采用CYGNAL公司的C8051F126。内部有128 k的FLASH存储器和8 k的RAM，可以在5O MHz主频下工作。
FPGA 实现EPC Class l通信协议，接收单片机控制命令，将命令按照协议标准编码送到射频模块调制并发送，然后解调并接收射频模块送来的回波基带信号， 将得到的标签信息发送给单片机。FPGA实现的EPC Class l命令的基本命令包括scrollid，scrollallid，pinged， quiet，talk，kill；编程命令programid，verifyid，lockid，eraseid 这些命令包括命令的发送和回波的解析。 根据发送命令不同，对应的发送命令格式也不相同，分为2类。回波信号格式也根据命令的不同分为2类。下面介绍FPGA实现的EPC Class 1协议。
3 FPGA实现的信号调制解调
3．1 FPGA 器件及开发平台
FPGA 选择Xilinx公司的SPART II XC2S100规模为1O万门，系统时钟选择40 MHz，满足要求。开发软件选择Xilinx公司ISE6． 2，仿真软件为Modelsim 5．7。设计实现采取原理图和VHDL语言相结合的原则。顶层模块采用原理图设计，功能模块采用VHDL语言实现。