無(wú)源RFID中密勒碼編解碼技術(shù)與實(shí)現(xiàn)

　　【摘要】本文介紹在無(wú)源RFID中應(yīng)用的密勒碼編解碼技術(shù)，并給出了其軟硬件實(shí)現(xiàn)的方法。

　　引言

　　在無(wú)源RFID中，為實(shí)現(xiàn)卡和讀寫(xiě)器之間的數(shù)據(jù)交換，都是采用負(fù)載調(diào)制方式完成的。進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)，需要選用一種編碼去調(diào)制。密勒(Miller)碼因碼中帶有時(shí)鐘信息，且具有較好的抗干擾能力，因而是非接觸存儲(chǔ)卡中優(yōu)選使用的碼型，例如，EM Microelectronnic-marin SA的RFID產(chǎn)品H4006中就采用了密勒碼技術(shù)。但有關(guān)資料對(duì)其編解碼方法的實(shí)現(xiàn)涉及甚少。本文在介紹密勒碼編解碼原理的同時(shí)，給出其在RFID中的實(shí)現(xiàn)方法。

　　密勒碼編碼方法

　　密勒碼編碼規(guī)則如表1所示。其波形關(guān)系之一例示于圖1。

　　從表1和圖1中可知，密勒碼的邏輯“0”電平和前位有關(guān)，而邏輯“1”雖然在位中間有跳變，但是上跳還是下跳取決于前位結(jié)束時(shí)的電平。

　　密勒碼編碼器的實(shí)現(xiàn)

　　密勒碼的傳輸格式通常如表2 所示，其中起始位為1，結(jié)束位為0，數(shù)據(jù)位包括傳送數(shù)據(jù)和它的校驗(yàn)碼。

　　實(shí)現(xiàn)表2格式的密勒碼流可以采用硬件電路，也可以用軟件編程。下面分別予以介紹。

　　硬件電路

　　實(shí)現(xiàn)密勒碼編碼的電路示于圖2。

　　圖3是假定編碼數(shù)據(jù)為0110 001101(加起始位和結(jié)束位后為101100011010)的密勒碼編碼相關(guān)波形圖示例。圖中的CP/2是數(shù)據(jù)時(shí)鐘的二分頻，是CP/2的倒相信號(hào)。根據(jù)密勒碼編碼規(guī)則，在奇數(shù)個(gè)1串(包括一個(gè)或連續(xù)多個(gè)1位)出現(xiàn)時(shí)，對(duì)應(yīng)于位1的密勒碼輸出為CP/2與此時(shí)CP時(shí)鐘信號(hào)異或；其后的位0密勒碼輸出為。在偶數(shù)個(gè)1串出現(xiàn)時(shí)，對(duì)應(yīng)于位1的密勒碼為 與CP的異或，而其后出現(xiàn)的位0密勒碼為CP/2。因此，電路中采用一個(gè)脈沖形成電路，在NRZ碼數(shù)據(jù)流的上升沿形成一個(gè)脈沖，該脈沖加至二進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器初始狀態(tài)Q端輸出為0，NRZ碼起始位(奇數(shù)個(gè)1串)上升沿觸發(fā)脈沖形成后，第一個(gè)脈沖使二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的Q端為高電平，表示奇數(shù)個(gè)串開(kāi)始，它通過(guò)與門(mén)4和或門(mén)2選擇CP/2，與CP時(shí)鐘異或生成位1的密勒碼，并選擇為其后相應(yīng)的0碼。第2(偶數(shù))個(gè)1串到達(dá)時(shí)，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)，選擇與CP異或生成位1的密勒碼，而用CP/2生成位0對(duì)應(yīng)的密勒碼。

　　圖3很好地描繪了所給范例的生成波形圖。編碼控制信號(hào)用于啟動(dòng)編碼器電路，若為存儲(chǔ)卡，可用卡的上電信號(hào)(Power On)觸發(fā)產(chǎn)生編碼控制信號(hào)。

　　軟件方法

　　從圖3輸出的密勒碼波形可以看出，NRZ碼可以轉(zhuǎn)換為用二位NRZ碼表示的密勒碼值。其轉(zhuǎn)換關(guān)系如表3所示。但二位表示法中的二進(jìn)制數(shù)的時(shí)鐘頻率要提高一倍。密勒碼的軟件流程如圖4所示。

　　若是采用CPU處理，則將NRZ碼數(shù)據(jù)變換后，以2倍時(shí)鐘速率送出變換后的NRZ碼數(shù)據(jù)即可。例如，前例中的101100011010轉(zhuǎn)換后為011110011100111001111000。若為存儲(chǔ)卡，也可將NRZ碼轉(zhuǎn)換為用二位NRZ碼表示的密勒碼，存放于存儲(chǔ)器中，但存儲(chǔ)器容量需增加一倍，數(shù)據(jù)時(shí)鐘也需增加一倍。因此還是用硬件編碼方法較宜。

　　解碼方法

　　由于讀寫(xiě)器中都有微控制器，因此采用軟件解碼方法最為方便。讀寫(xiě)器在對(duì)負(fù)載調(diào)制信號(hào)解調(diào)后，可獲得相應(yīng)波形，若以2倍時(shí)鐘頻率讀入位值后即可判決解碼。首先，讀出0→1的跳變后，表示獲得了起始位，然后兩位一轉(zhuǎn)換：01和10都譯為1，00和11都譯為0。

　　這里還得說(shuō)明一點(diǎn)，密勒碼停止位的電位是隨前一位的不同而變化的，即可能為00，也可能為11，因此，為保證起始位的一致，停止位后必須有規(guī)定位數(shù)的間歇。此外，在判別時(shí)若結(jié)束位為00，則問(wèn)題不大，后面再讀入也為00，則可判知前面一個(gè)00為停止位。但若停止位為11，則再讀入4位才為0000，而實(shí)際上，停止位為11，而不是第一個(gè)00，解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是預(yù)知傳輸?shù)奈粩?shù)或以字節(jié)為單位傳輸。這兩種方法RFID是可以實(shí)現(xiàn)的。

　　結(jié)語(yǔ)

　　本文針對(duì)無(wú)源RFID中的編解碼技術(shù)，采用硬件和軟件兩種方法實(shí)現(xiàn)了密勒碼的編解碼，具有較好的抗干擾能力，是非接觸存儲(chǔ)卡的優(yōu)選方案。