基于RFID技術的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計

　　為了解決無線傳感網(wǎng)通常運行在人不能或不便接近的環(huán)境，能源無法替代的問題，該設計采用了單片機MSP430F2370芯片和少量外圍電路等來構成完整測量系統(tǒng)。由于其充分利用了單片機內(nèi)部資源，使系統(tǒng)硬、軟件設計達到了最小化，具有識別可靠性高、抗干擾能力強、成本低廉和體積小巧等特點。它可以識別ISO15693，ISO14443A，ISO14443B等多種協(xié)議標準的電子標簽。在今后的門禁系統(tǒng)、生產(chǎn)線檢測、自動收費系統(tǒng)、超市物流等方面有很大的應用前景。

　　物聯(lián)網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)絡是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。物聯(lián)網(wǎng)能夠獲取客觀物理信息，具有十分廣闊的應用前景，能應用于軍事國防、工農(nóng)業(yè)控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境檢測、搶險救災、危險區(qū)域遠程控制等領域，被認為是對21世紀產(chǎn)生巨大影響力的技術之一。

　　因此，本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的多標準RFID設別設備，此設備可以實時自動識別物品的RFID電子標簽內(nèi)信息，具有識別可靠性高，信息處理能力強，功耗小，保密性強。再結合無線傳感器網(wǎng)絡技術的信息傳輸，可實現(xiàn)無線網(wǎng)絡環(huán)境下的信息應用，本實用新型的應用將會越來越廣泛，對于物聯(lián)網(wǎng)技術和無線傳感器網(wǎng)絡技術有重要的理論意義和應用價值。

　　　　1RFID技術簡介

　　　　1.1RFID分類

　　RFID按應用頻率不同分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)、微波(MW)，相對應代表性頻率分別為：低頻135kHz以下、高頻13.56MHz、超高頻860～960MHz、微波2.4～5.8G。

　　RFID按照能源供給方式分為無源RFID標簽或被動標簽(PassiveTag)，有源RFID標簽或主動標簽(AcTIveTag)，以及電池協(xié)助的無源RFID標簽。無源RFID標簽價格很低，但是無需要電池，有源RFID可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電池供電。有源標簽由于有電池供電和功能較強的微控制器和無線單片機，所以可以實現(xiàn)更大范圍的傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，也可以通過ZigBee、Wi—Fi、GPRS/3G等技術實現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡，來延伸標簽的范圍，是RFID技術一個非常重要的發(fā)展方向。

　　　　1.2射頻識別系統(tǒng)組成

　　射頻識別系統(tǒng)主要由標簽(Tag)、讀卡器(Reader)、天線(Antenna)等組成，一般還需要其他軟硬件的支持。

　　標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成(有源標簽還需要電池和傳感器等)，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。

　　讀卡器(Reader)：也稱讀寫器等，讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式。

　　天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。如果是有源電子標簽，讀卡器也以同時是一個無線網(wǎng)關，能夠將有源標簽節(jié)點收集的數(shù)據(jù)，通過低功耗網(wǎng)絡，傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。

　　　　1.3RFID技術的工作原理

　　RFID技術的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，射頻前端發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(PassiveTag，無源標簽或被動標簽)，或者主動發(fā)送某一頻率的信號(AcTIveTag，有源標簽或主動標簽);讀取信息并解碼后，送至RFID射頻識別控制單元進行有關數(shù)據(jù)處理。

　　　　2射頻識別節(jié)點的硬件設計

　　　　2.1射頻識別節(jié)點的結構

　　如圖1為射頻識別節(jié)點的結構：它包括：1)USB轉串口單元;2)RFID射頻識別控制單元;3)RFID讀頭前端單元;4)和無線射頻收發(fā)單元。射頻前端和標簽間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Eth-ernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。

　　　　2.2USB轉串口和射頻識別控制單元

　　USB轉串口單元和RFID射頻識別控制單元連接如圖2所示。其工作原理為：用戶可以通過USB接口把模塊與PC機連接，通過USB轉串口單元發(fā)送命令到射頻識別控制單元，同時射頻識別控制單元可以通過USB轉串口單元把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機上進行數(shù)據(jù)處理。