0.引 言
根据工作频段的不同，RFID也可分为低频(135)kHz高频(13).56MHz）、超高频（860~960MHz） 和微波（2.4GHZ以上)等几类。目前大多数RFID该系统是低频和高频系统，但超高频（UHF） 频段的RFID该系统具有操作距离长、通信速度快、成本低、尺寸小等优点，更适合未来物流和供应链领域的应用。"物联网"可能性。因此超高频RFID现在是系统的发展RFID系统发展的重点。本文介绍了符合性ISO超高频1800026标准RFID电子标签的主要特点、结构、工作原理和读写方法提出了相应的读写器解决方案，重点介绍了读写器的硬件设计和软件程序流程。实际应用结果表明，读写器具有以下特点：读写速度快（单个标签644）bit/6ms）、识别率高，识别距离远（≥4m）。
1. 标签工作原理及特点
1.1 工作原理
RFID读写器和标签(或应答器、电子标签、智能标签)通常由读写器和标签组成 天线组成。本文采用某公司的UCODEHSL标签，符合ISO18000-4与ISO18000-6标准，本身没有电源，能源是通过读写器的射频场获得的，采用负载调工作频段为UHF或2. 45GHz.工作原理如图1所示。
图1：工作原理
PC机通过RS232接口远程控制读写器。读写器接到命令后，通过天线发送射频命令来操作标签，并接收标签返回的数据。标签通过偶极子天线获得能量，芯片（ IC） 控制接收和发送数据。
1.2 IC结构
标签IC模拟、数据处理和EEPROM如图2所示，由三个模块组成。
图2:标签IC结构
模拟RF接口模块为IC提供稳定的电压，解调获得的数据，然后返回读写器。数字处理模块包括状态转换器、读写协议执行、与EEPROM数据交换处理等功能。
1.3 存储特性
标签内置2048bit的EEPROM,分成64块（block） ,每块32bit.其中8byte为ID存储空间，216byte为用户存储空间。每个字节都有相应的锁定位置，这个位置是被子"1"不能再改变了。可以通过LOCK命令锁定并通过Query locK(查询锁定) 命令读取锁定位状态，锁定位不得复位。Byte0~7被锁定为标签的标识码（Unique ID）。64bitUID包含50bit独立串号，12bit两位的边界码和验证码。Byte 8~219不锁定用户使用的空间。Byte 220~223也没有锁定，作为写作操作的标志bit或者用户空间。
2 标签的读写
2.1 命令格式
2.1.读写器的命令格式
读写器的命令格式如下：
帧头探测段至少持续4000Ls稳定无调制载波(相当于16bit数据传输) ;帧头是9bit的NRZ格式的manchester"O",即：0101010101010101；开始符用于标记有效数据，原回报率为5位开始符(110011101010)，开始符(110110010101)为4倍返回率；CRC采用16bit的CRC编码。
2.1.2 标签的响应格式
标签的响应格式如下：
沉默是标签持续2byte 无反向散射(40kb/s相当于400Ls持续时间) ;返回帧头为："00000101010101010101000110110001";CRC采用16bit的CRC编码。
2.2 防冲突机制
充电后的IC主要数字状态有三种：准备：（READY,初始状态） ;识别（ ID,标签期望读写器识别状态) ;数据交换（DATE EXCHANGE,标签已被识别)。
图3：状态转换图
首先，标签进入读写器的射频场，从无电状态进入准备状态。读写器通过"组选择"和"取消选择"命令选择准备范围内的所有或部分标签，参与冲突判断过程。为了解决冲突判断问题，标签中有两个装置：一个8bit计数器；0或1随机数发生器。标签进入ID清除其内部计数器的状态"0".其中一部分可通过超高频射频识别系统读写器设计收集"取消"命令回到准备状态，其他标签进入冲突判断过程。选定的标签开始进行以下循环：
① 所有处于ID内部计数器0的标签将发送给它们UID.
②如果发送多个标签，读写器将发送失败命令。
③ 所有收到失败命令且内部计数器不等于0的标签将添加到计数器中。1.收到失败命令和内部计数器等于0的标签（刚刚发送响应的标签） 将产生一个"1"或"0"如果是的话，随机数"1",它将自己的计数器加1；如果是的话"0",保持计数器为0并再次发送UID.
④如果发送超过一个标签，将重复第二步；
⑤如果随机选择所有标签，"1",读写器无法收到任何响应。它将发送成功命令，所有响应器的计数器将减少1，然后开始发送等于0的响应器，然后重复第二步；
⑥如果只发送一个标签并且它UID读写器将正确接收并发送UID在正确接收该命令后，标签将进入数据交换状态，然后发送其数据。读写器将发送成功的命令ID状态标签的计数器减1；
⑦如果只有一个标签计数器等于1并返回响应，则重复第5步和第6步；如果有超过一个标签返回响应，则重复第2步；
⑧如果回答只有一个标签，而且它UID读写器有正确接收，读写器将发送重发命令。UID如果正确接收，则重复第5步。UID多次重复接收(此次数可根据系统想要的错误处理标准设置) ,假设应答中有一个以上标签，重复第二步。
3. 系统硬件组成
本系统选用W 77E58单片机作为主控模块，与发射模块、接收模块和串口通信模块共同构成射频标签的读写系统。系统硬件原理如图1所示。
3.1 主控模块
选择主控模块W INBOND公司的W 77E58是高速、高集成、增强型内核8051的高性能单片机；内置32kbit可重复编程Flash EPROM,1kbit用MOV内部指令访问SRAM(节省16个数据/地址I/O口线） ,以及两个增强型全双工串行口。使用W 77E58的系统速度比传统的51系列单片机快2. 5倍左右。使用W 77E58的系统速度比传统的51系列单片机快2. 5倍左右。工作频率400。MHz的W 77E58相当于100MHz左右的8051.