基于nRF2401的牲畜信息读写器的研究

　　0 引言

　　畜产品溯源系统对加强畜牧业的信息化建设，实现畜产品优质优价，进而规范畜产品市场的持续、稳定和健康的发展具有重要意义。牲畜出生后利用“耳标”作为记录载体赋予标签惟一标识码，记录牲畜在流通的各环节中的必要信息并用与之相应的读写器进行读取以作为畜产品溯源系统的信息输入，是目前畜产品溯源系统普遍采用的技术。但是，动物移动频繁，会导致读/写角度和读/写距离变化较快，并使读/写过程常常出错，目前普遍采用的RFID读写器由于工作频率不高，难以解决这个问题。本文设计出一种工作在微波频段的高可靠性读写器，从而较好地解决了这一问题。

　　1 RFID读写器的工作原理

　　1.1 RFID系统介绍

　　RFID系统由电子标签、读写器、天线系统组成。当标签处于读写器的读写范围时，标签和读写器就可以通过他们携带的天线进行通信，计算机可通过串口与读写器进行通信，将要写入标签的信息、写指令(或读标签指令)传输到读写器上，由读写器来完成对标签的写入(或读)操作(见图1)。

　　1.2 RFID读写器介绍

　　RFID读写器是RFID系统的重要组成部分，它最核心的器件是射频芯片，由射频芯片决定数据的编码以及与电子标签的通信协议，从而决定该读写器的使用范围。读写器的设计直接影响了读写器的方便，易用以及读写信息的可靠性。它一般可与计算机通信，在人机界面的支持下可由计算机的上位机软件控制读写器对电子标签进行读写/操作。典型的工作流程图如图2所示，首先要将系统配置到一个合适的环境，然后输入要读/写标签的ID号，找到对应的标签然后转入读/写标签的子程序进行相应处理。

　　2 读写器的基本组成

　　RFID读写器一般由控制单元、射频单元、通信接口、人机界面、存储器及电源电路等部分组成。其中控制单元、射频单元和通信接口是读写器的基本组成部分，下面分别介绍它们。

　　2.1 单片机ATmega128

　　控制单元是读写器的重要组成部分，它负责协调该系统各个单元模块的工作以及提供一些通信接口。这里选用Atmel公司的ATmega128作为读写器的控制单元，ATmega128是一款基于AVR RISC的低功耗CMOS的8位单片机。它具有丰富的外围接口，128 KB的FLASH程序储存器，4 KB的E2PROM，4 KB的SRAM，53个可编程的I/O口线，内外中断源，可编程的USART，可编程的看门狗定时器，SPI口等。它具备的USART，SPI，IIC口以及较高的工作频率很好地满足了本设计的需求，另外它丰富的引脚为系统的扩展提供了条件。

　　2.2 射频模块