1 引言
射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)作为一种高速发展的自动识别技术具有诸多优点：数据读取方便快捷、识别速度快、可同时识别多目标、数据容量大、使用寿命长、应用范围广、标签数据可动态修改等。因此其推广应用越来越广泛。但目前实际应用中的读写器大多只适合单机工作，不适合组网，不便于集中控制，不能应用到多点高密度数据采集场合。基于RS485标准利用超高频RFID读写器构建数据采集网络，遵循IS018000-6B协议的电子标签中的数据，很好解决了多点高密度数据采集的难题。网络节点数目可以根据具体应用场合灵活设置，最多可以拓展至256个数据采集节点。节点终端设备还配置有USB接口、LCD显示、声光提示、时钟模块等，也可以脱机使用，作为通用的RFID读写器，读、写标签、记录操作时间等。
2 整体方案设计
该系统借鉴计算机网络中经典的C/S架构，利用RS485总线连接整个网络。其中计算机作为网络服务器，节点终端设备作为客户机。计算机向各节点终端设备发送命令控制整个网络，接收采集到的数据并做进一步处理;节点终端设备主要负责采集标签数据，响应计算机的命令。系统选用的RS485器件MAX1483使网络节点数最大可达到256个。系统方案框图如图1所示。
3 硬件电路设计
系统设计的重点在于节点终端设备的设计，即超高频RFID读写器的设计。读写器的主要功能是发出询问信号，选择能量场内的应答器，建立数据通信链路并对应答器进行读写操作。超高频RFID读写器的数据采集距离较远，可达到1～30 m，通过软件设置射频收发模块增益大小来控制读写距离，灵活地满足实际要求。读写器硬件按照不同的功能可划分为主控模块、射频收发模块、电源模块、数据存储模块、接口部分、时钟模块、LCD显示模块、声光提示模块及调试电路等，具体如图2所示。
(1)主控模块选用混合信号系统级器件C8051F340作为节点终端设备的主控器件，负责控制、协调各功能模块，实现数据采集和命令响应。利用器件的双串口分别控制射频收发模块和RS485接口器件MAX1483;自带的USB功能控制器构成USB接口;通过I/O端口模拟I2C时序控制数据存储器件AT24C16;通过I/O端口控制时钟DS1302;LCD通过端口并行传输显示数据，外加其他I/O端口作为辅助控制：由I/O端口控制LED和蜂鸣器构成声光提示模块。
(2)射频收发模块选用RMU900超高频读写模块。该模块通过天线解调、解码射频标签发射的信号，把数据发送给主控器件实现数据的采集，或将命令和数据编码、调制后经天线发送给标签，实现对标签的写操作。数据的传输通过与C8051F340的串口O相连的TX0和RX0实现。图3为主控模板和射频收发模块原理图。
(3)电源模块 射频模块的功率较大。因此对于电源的要求较高，要求输出大功率并且整个系统用到5 V和3.3 V两种不同电源。所以选择LT1085作为电源转换器件。该器件可将5 V电压转换成3.3 V，最大输出电流可达2 A。完全满足射频模块和系统其他部分对电源的需要。
(4)数据储存模块存储节点设备采集到的数据，待接收到计算机的发送数据命令后再将数据转发到计算机。I2C接口的AT24C16容量为16 Kbit，可存储2 K字节的数据。通过主控器件I/O端口模拟I2C时序，实现数据的读和写。
(5)接口部分RS485接口采用MAX1483器件。最多可驱动256个节点，通过RJ11接口实现与总线的连接：USB接口使用主控器件自带的USB控制器，具有很高的可靠性。图4是电源模块、数据存储模块、接口部分的原理图。