3 硬件系统设计 3．1 基于PowerPC体系的MCP860T嵌入式处理器 在射频读写器的硬件系统设计中，嵌入式微处理器的性能无疑是影响整个设备性能的一个关键因素。根据系统的功能和性能需求，经过论证比较，MCU采用了 NXP公司的32位LPC2387 ARM7微控制器，最好工作频率达到了72MHz，可实现数据的高速吞吐传输，系统具备较强的快速响应能力。 LPC2387是一款外围资源丰富的控制器．集成512KB Flash Rom．98KB SRAM．硬件可加密程序代码空间，最大限度地保护开发者的知识产权，保证了军事应用的安全性该控制器共集成8类15个串行通信接口。包括1路10／100Mb／s Ethernet．工业级PHY．1路 USB2．0全速(12Mb／s)数据接口，2路CAN接口，4个UART控制器(UART1符合16C550工业标准,UART3支持IrDA模式)， 3路高速I2C总线，最高数据传输速度为400kb／s．1路PS。1路SPI和2路带缓冲的SSP总线丰富的接VI满足了数据通信和外围扩展的需要： LPC2387支持SD／MMC接口，为大量配置信息和临时物资信息的存储提供了保障 该控制器的工作温度为-40~C～+85~C，LQFP100封装，满足了军事应用的宽工作温度、小体积尺寸的要求。另外，LPC2387提供了看门狗定时器、4个32位定时器／计数器和丰富的GPIO资源。 3．2 采用FPGA实现复杂的逻辑控制FPGA采用Lattice公司的LFXP3C逻辑器件，主要完成了6项功能：实现与CPU的接口、进行系统中断处理、实现多通道数据编解码、完成对射频板开关的控制、ADC控制部分和LED控制部分由于采用了FPGA实现数字电路编解码功能，对比软件编解码，系统的可靠性大大提高。 3．3 通信接口和保护措施 射频读写器通信接口有以太网、RS-485和RS-232三类．为保证数据可靠传输,设备适应野战环境,各类接口均设计了保护电路。 以太网接口的保护电路分二级保护：放电管和TVS阵列芯片,可防护雷击和浪涌对网络隔离变压器的冲击在该电路中使用TVS阵列芯片主要是因为该芯片内部设计的TVS二极管结电容较小．可大大降低对高速网络数据的影响 RS一232和RS一485的保护电路分为3级保护：自恢复保险丝、放电管和TVS二极管，可以防护过流、雷击和浪涌的冲击。 3．4 可靠的供电电路设计 电源模块为读写器内部的各部分电路提供电源保障读写器具备交直流两种供电方式,交流电源电路设计为宽电压(90～260V)输入，直流电压输入范围：12～24V。适应范围较宽。为提高系统的可靠性。电源模块选用成熟的AC／DC和DC／DC。 电源模块将外部接人的交直流电源进行滤波、降压和稳压处理 交流电源和直流电源都加有压敏电阻、陶瓷气体放电管和电源滤波器。压敏电阻和陶瓷气体放电管主要起到过压保护的作用，电源滤波器则可过滤供电电源的高频干扰信号，以保证系统在较为恶劣的供电环境下仍然能够正常工作电源处理电路还设计了瞬变电压保护电路，可有效保护读写器的单元电路。 3．5 天线分集技术设计 射频读写器中低频接收机的设计，采用了在两个相互垂直的方向上进行天线分集接收的技术，使得射频标签从任一方向进入激励磁场时都能被可靠激活读写器采用的双通道分集接收与发射技术，保证了识读区域无方向性、无盲区。这两项天线分集技术成功解决了标签高速移动状态下数据收发的多径效应问题，有效提高了识别的准确率，实现了在运物资信息的高速动态采集。 4 软件系统功能 软件系统采用了源代码开放的μC／OS―II嵌入式操作系统作为管理平台．具有较强的稳定性和安全性，结构紧凑。软件系统还采取了许多安全技术措施，包括对读、写进行权限控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等．为用户提供了必要的安全保障射频读写器对外提供的功能和接13控制函数体系如图2所示。  5 结语 本文提出了一种基于MCU+FPGA的射频读写器设计方案。该方案具有数据处理速度高效、通信和控制接口丰富、软件开发配置简便的特点。由此研制的军用射频识别读写器,已经通过了相关部门的鉴定．并且通过应用实践证明，该产品的运行稳定、可靠。(责任编辑：admin) |