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[摘 要]随着社会的发展，物联网的运用越来越广泛，深入到生活、工业和科学研究的各个角落，被认为是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。随着无线射频识别（简称RFID）和电子标签技术的发展，RFID在物联网中的应用也越来越广泛。本文RFID技术下的物联网前端感知系统软件设计进行了探讨。
[关键词]RFID；物联网；前端感知系统；传感器
中图分类号：TP124 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0210-01
RFID是一种非接触的自动识别技术，典型的RFID系统至少包含电子标签（Tag）和阅读器（Reader）、应用支撑系统三部分组成。RFID标签与阅读器之间进行无线通信的频段有多种，其中超高频860～960MHz，非常适合长距离0～3.5M～35M之间距离的识别，且多重标签识别性能最突出。
1、RFID技术在物联网中应用的重要性
RFID技术是一种利用无线电传输信息的识别技术，它是通过采用一个较小的标签来代表一个特定的识别对象，其识别过程：保证标签接受特定频率信号，进而进行信息识别。RFID技术根据工作频率的而不同可以分为高频、低频微波以及超高频等形式，近几年高频和低频RFID技术发展较快，被广泛应用于社会各个领域中。RFID识别系统与其他的识别系统不同，它能够同时实现多个目标的识别，工作中必须遵循无线点频率的各种使用规范。而且它涉及的学科比较多，包括继承电路、计算机、无线数字通信、电磁波等等技术，它是物联网感知前端关键技术之一。
物联网是智能化的技术基础，它是在计算机互联网的基础上利用无线射频技术构造一个覆盖万事万物的网络。物联网通过对具体事物的实时感知，对其进行智能控制提高产品质量。物联网的接入方式也是多种多样，比如基于传感器的Zigbee/GPRS技术、广域的PSTN技术等，但是这些技术并不能识别物品，RFID技术才能实现物品的识别与信息的采集。所以RFID技术在物联网的前端系统中具有重要的作用。
2、基于RFID技术下的物联网前端感知系统硬件设计
射频收发端主要囊括了：载波信号合成模块、ASK调制模块、滤波电路、调节电路及信号放大电路等。其中主要的控制模块若是想充分发挥相应的功能，也就是更好的处理数据，实现对防碰撞算法的正常运行，这就意味着上位机对通讯软件执行对应命令。
2.1 数字控制
选择美国Microship公司生产的PIC24FJ192GB106作为主控制器。其属于16为的MCU，系统中有一组核心模块，其具有很多的功能，结合CPU内核和外设模块成为一个工作单元，并且存在电复位、高级器件集成、节能特性、看门狗定时器等，对器件的编程、仿真、在線测试等各项功能实现充分的支持。用户借助软件可以直接控制外部设备，或将任一及全部外设关闭，避免功耗浪费。
2.2 读写芯片
RFID读写芯片具备了读写器收发所必备的全部数字及模拟功能，同时完全满足ISO/IEC18000-6B/6C协议。和AS3992比较，接受十分灵敏，达86dBm。AS39992包括了集成化压控振荡器组成片PLL、ADC和其与主机的接口。设置各工作的寄存器，使得芯片工作能力达到最大。
文章内所设计物联网前端感知系统属于低耗能系统，并且运作状态主要为AS3992芯片存在三种电源状态：掉电、工作、待机。
本文研究的系统中，AS3992工作要先初始化各寄存器值，此时系统为掉电状态，接收主控制器的指令以后，系统进入到待机，针对一定的范围查询有无标签，若有，读写器会立刻开始工作，主要是按照一定的指令实行操作；但无标签回应，马上会处于掉电。
2.3 射频发射器
芯片AS3992会在高功率下发射20dBm信号，运用差分输出，其管脚是Rfoutp-1……，Rfoutp-2。基于该形式同时和RF扼流电感外界，并阻抗匹配网络，并且要在平衡转换器BL3216下变成单端输出，发送调制信号。
匹配网络是指在ADS中进行建模及仿真，和真实电路极为相似，对微带连接长度做出充分的考虑。在持续不断的优化中，最终微带线长度出成为4mm，C2=C5=33pF，C3=C6=33pF，L1=L2=47，差分两端基本得以匹配。在这一设计中，隔离器选取TCD-13-4型号的定向耦合器，覆盖频带范围达5～1000MHz，按照数据手册计算得出，在700NHz隔离度是28.93dB，1000MHz以26.26dB为隔离度。
2.4 接口
系统内有两个接口电路，一个作为上位机通信USB接口的电路最为合适，其是十分简单的电路，只有2个27欧姆下拉电阻，依靠这一接口能够进行在线调试。还有就是数字部门和射频收发位置的接口电路，主要由IO口，3.3V电源、系统时钟等组成。
3、基于RFID技术下的物联网前端感知系统软件设计
系统软件是读写器和外部的接口，十分关键。一方面和上位机软件实行连接，同时还要和标签进行通信，是连接标签和用户的重要纽带。
初始化定时器也就时系统软件的主程序，主要是由硬件接口、USB，AS3992寄存器等部件构成，其运行是先对自身进行测试，随后找出通信范围中的标签。如果有，读写器标签操作内容会在usbInitCommands的子程序基础上完成。同时该子程序会扫描上位机发送的全部指令，并且依据指令来实施对应的操作。
3.1 选择
该步骤实施主要是选取标签群进行查询或是访问。如果有一个标签群或是若干个标签群，就要在主控制器中运算防碰撞算法，然后按照用户需要制定具体的要求，连续发出选择指令，选择用户需要的特殊标签群。
3.2 查询
这一步的主要目的是识别标签，读写器会发送查询指令，清点被选择的标签群，随后出现一个或若干标签响应，随后读写器将会检测标签响应，并请求协议的认定和CRC-16校验。查询操作内主要有查询、不确认、清点和确认等不同指令。
3.3 访问
最后和与标签进行通信。优先访问唯一识别单个标签。主要的指令包括了：读、写、杀死、锁、解锁。
结语
本文所涉及的这一系统，可以被用于生产线监测、运输业、零售业等领域。RFID在今后的发展中会得到更为广泛的运用，物联网将会极大的影响着我国社会的经济、社会等多个领域。
参考文献
[1] 王茜，陈运清，赵慧玲.IP网络向下一代互联网演进探讨[J].电信网技术，2010（8）.
[2] 杨学敏.基于RFID的物联网前端感知系统设计与实现[D].重庆大学，2012.
[3] 陈海明，崔莉，谢开斌.物联网体系结构与实现方法的比较研究[J].计算机学报，2013，36（1）：168-188.
[关键词]RFID；物联网；前端感知系统；传感器
中图分类号：TP124 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0210-01
RFID是一种非接触的自动识别技术，典型的RFID系统至少包含电子标签（Tag）和阅读器（Reader）、应用支撑系统三部分组成。RFID标签与阅读器之间进行无线通信的频段有多种，其中超高频860～960MHz，非常适合长距离0～3.5M～35M之间距离的识别，且多重标签识别性能最突出。
1、RFID技术在物联网中应用的重要性
RFID技术是一种利用无线电传输信息的识别技术，它是通过采用一个较小的标签来代表一个特定的识别对象，其识别过程：保证标签接受特定频率信号，进而进行信息识别。RFID技术根据工作频率的而不同可以分为高频、低频微波以及超高频等形式，近几年高频和低频RFID技术发展较快，被广泛应用于社会各个领域中。RFID识别系统与其他的识别系统不同，它能够同时实现多个目标的识别，工作中必须遵循无线点频率的各种使用规范。而且它涉及的学科比较多，包括继承电路、计算机、无线数字通信、电磁波等等技术，它是物联网感知前端关键技术之一。
物联网是智能化的技术基础，它是在计算机互联网的基础上利用无线射频技术构造一个覆盖万事万物的网络。物联网通过对具体事物的实时感知，对其进行智能控制提高产品质量。物联网的接入方式也是多种多样，比如基于传感器的Zigbee/GPRS技术、广域的PSTN技术等，但是这些技术并不能识别物品，RFID技术才能实现物品的识别与信息的采集。所以RFID技术在物联网的前端系统中具有重要的作用。
2、基于RFID技术下的物联网前端感知系统硬件设计
射频收发端主要囊括了：载波信号合成模块、ASK调制模块、滤波电路、调节电路及信号放大电路等。其中主要的控制模块若是想充分发挥相应的功能，也就是更好的处理数据，实现对防碰撞算法的正常运行，这就意味着上位机对通讯软件执行对应命令。
2.1 数字控制
选择美国Microship公司生产的PIC24FJ192GB106作为主控制器。其属于16为的MCU，系统中有一组核心模块，其具有很多的功能，结合CPU内核和外设模块成为一个工作单元，并且存在电复位、高级器件集成、节能特性、看门狗定时器等，对器件的编程、仿真、在線测试等各项功能实现充分的支持。用户借助软件可以直接控制外部设备，或将任一及全部外设关闭，避免功耗浪费。
2.2 读写芯片
RFID读写芯片具备了读写器收发所必备的全部数字及模拟功能，同时完全满足ISO/IEC18000-6B/6C协议。和AS3992比较，接受十分灵敏，达86dBm。AS39992包括了集成化压控振荡器组成片PLL、ADC和其与主机的接口。设置各工作的寄存器，使得芯片工作能力达到最大。
文章内所设计物联网前端感知系统属于低耗能系统，并且运作状态主要为AS3992芯片存在三种电源状态：掉电、工作、待机。
本文研究的系统中，AS3992工作要先初始化各寄存器值，此时系统为掉电状态，接收主控制器的指令以后，系统进入到待机，针对一定的范围查询有无标签，若有，读写器会立刻开始工作，主要是按照一定的指令实行操作；但无标签回应，马上会处于掉电。
2.3 射频发射器
芯片AS3992会在高功率下发射20dBm信号，运用差分输出，其管脚是Rfoutp-1……，Rfoutp-2。基于该形式同时和RF扼流电感外界，并阻抗匹配网络，并且要在平衡转换器BL3216下变成单端输出，发送调制信号。
匹配网络是指在ADS中进行建模及仿真，和真实电路极为相似，对微带连接长度做出充分的考虑。在持续不断的优化中，最终微带线长度出成为4mm，C2=C5=33pF，C3=C6=33pF，L1=L2=47，差分两端基本得以匹配。在这一设计中，隔离器选取TCD-13-4型号的定向耦合器，覆盖频带范围达5～1000MHz，按照数据手册计算得出，在700NHz隔离度是28.93dB，1000MHz以26.26dB为隔离度。
2.4 接口
系统内有两个接口电路，一个作为上位机通信USB接口的电路最为合适，其是十分简单的电路，只有2个27欧姆下拉电阻，依靠这一接口能够进行在线调试。还有就是数字部门和射频收发位置的接口电路，主要由IO口，3.3V电源、系统时钟等组成。
3、基于RFID技术下的物联网前端感知系统软件设计
系统软件是读写器和外部的接口，十分关键。一方面和上位机软件实行连接，同时还要和标签进行通信，是连接标签和用户的重要纽带。
初始化定时器也就时系统软件的主程序，主要是由硬件接口、USB，AS3992寄存器等部件构成，其运行是先对自身进行测试，随后找出通信范围中的标签。如果有，读写器标签操作内容会在usbInitCommands的子程序基础上完成。同时该子程序会扫描上位机发送的全部指令，并且依据指令来实施对应的操作。
3.1 选择
该步骤实施主要是选取标签群进行查询或是访问。如果有一个标签群或是若干个标签群，就要在主控制器中运算防碰撞算法，然后按照用户需要制定具体的要求，连续发出选择指令，选择用户需要的特殊标签群。
3.2 查询
这一步的主要目的是识别标签，读写器会发送查询指令，清点被选择的标签群，随后出现一个或若干标签响应，随后读写器将会检测标签响应，并请求协议的认定和CRC-16校验。查询操作内主要有查询、不确认、清点和确认等不同指令。
3.3 访问
最后和与标签进行通信。优先访问唯一识别单个标签。主要的指令包括了：读、写、杀死、锁、解锁。
结语
本文所涉及的这一系统，可以被用于生产线监测、运输业、零售业等领域。RFID在今后的发展中会得到更为广泛的运用，物联网将会极大的影响着我国社会的经济、社会等多个领域。
参考文献
[1] 王茜，陈运清，赵慧玲.IP网络向下一代互联网演进探讨[J].电信网技术，2010（8）.
[2] 杨学敏.基于RFID的物联网前端感知系统设计与实现[D].重庆大学，2012.
[3] 陈海明，崔莉，谢开斌.物联网体系结构与实现方法的比较研究[J].计算机学报，2013，36（1）：168-188.