基于时隙的防冲突算法

基于时隙的防冲突算法及其实现
邹国红, 蒋国平
( ) 大连理工大学 电子系,辽宁 大连 % % $ # 2 &
摘
要: 在射频识别系统中, 为了防止多个射频卡同时与读写器交换数据所引起的冲突, 需采用一定的防冲突算法’ 基于时
隙的算法可以用软件快速( 有效地实现防冲突’介绍了该算法的基本原理, 重点设计了在读写器端实现防冲突的方案’ 采用 它最多可同时识读% 并能够根据不同应用动态调整总时隙个数, 减少通信时间’ 该方案的读写器目前已投入市场, $张射频卡,
射频识别技术 ( 即, , 1 ’ 8, . / 01 2 + 4 + ( 5 H 3 6’ ) 是自2 . + ( ) / 7 / 5 ) / 0 ( #世纪J # 年代以来新兴的一种 自动识别技术’由于其非接触识读( 可识别高速运 动物体( 抗恶劣环境( 保密性强( 可同时识读多个识 别对象等优点, , 1 ’ 8 技术已经在高速公路运输管 理( 仓储管理( 集装箱运输管理( 门禁保安( 汽车防盗 等诸多领域得到越来越广泛的应用
] & 计算时隙的基本步骤为[ :
将其内部 J= ( )射频卡进入射频场后, / )的时 % 隙寄存器置为十六进制数 # , 作为计算 Q V # % , Q J的
J N & 2 。 初值, 生成多项式为 W XW XW XW X %
( )每次收到 F 将时隙寄存器的 2 Q S 命令后, 值送入 Q 作为计算 Q , Q J计算单元, , Q J的初值。 ( )参数 * 9 * > ; 4 +可以看作低 & 2= / )序列号 & 的位指针, Q , Q J 计算单元从该位指针之后取出 J = / ) S Y , 进行计算。 ( ) N Q , Q J计算结果存放到时隙寄存器中。 二者之间 ( )参数时隙指数定义了时隙掩码, G 的关系如表2所示( 表中数字均为十六进制数) 。
读写器判断该位出现冲突。 , 假设两个信号 F 和 U 分别为 % 采用 % #和% # # T ( 5 * + 9 ) + 2编码的副载波调制能够按位检测出冲 突的示意图如图%所示。
@ 基于时隙的防冲突算法的基本原理
在基于时隙算法的 , 每个射频卡都 1 ’ 8 系统中, 有一个唯一的$ 处于射频场内的卡有四 N= / )序列号, 种状态, 每种状态下可以响应不同的操作命令。射频 卡初始进入射频场后为非选定状态, 为了实现无冲突 的读写等操作, 必须转换为选定状态, 该转换通过读 写器发送的防冲突 选定命令( 简 , F ( ) / 5 0 ; ; / 9 / 0 (S + ; + 5 ) 称F ) 实现, 此命令采用基于时隙的算法。 QS F Q S命令中含有参数 * 9 * > ; 4 +和时隙指数, , 它用于从卡的 $ * 9 * > ; 4 +的有效值为 #"& % N= / ) 序列号中取出 J= 即 / )进行 J= / )循 环 冗 余 校 验 ( 计算, 时隙指数的有效值为 #"I 它用于从 ) , Q , Q J Q , Q J的计算结果中取出相应的位数作为射频卡的 响应时隙。读写器在无冲突的时隙发送一个确认信 号, 为处于该时隙的卡分配唯一的时隙号并且将其 由非选定状态转换为选定状态, 实现了防冲突操作, 见表% 。 表@ 射频卡的状态与可响应命令对照表
第2期
邹国红! 蒋国平" 基于时隙的防冲突算法及其实现
& J G
( )将每个射频卡固定在不同的时隙后, 执行 N 选定状态下的读写数据等其它操作。 ( )对处于选定状态的卡操作完毕后, 将它们 G 置为终止状态, 释放时隙号。 然后继续循环执行防 冲突 选定 #读写数据#终止等操作。 ; @ ; 实现举例 根据 2 当射频场中共有 @ % 所述的防冲突方案, 读写器端的基本读写时序示意图如 I 张射频卡时, 图&所示, 下面为其实现过程。 时隙指数\ ( ) , : F Q S命令, * 9 * > ; 4 + \ 2 $ % % 总时隙个数为N , 所有的射频卡在时隙#至时隙&发 送各自的序列号作为响应, 其响应时隙由序列号的第 在时 $= / )至第% &= / )决定。在时隙%没有任何响应, 隙# 所 , , 2 &检测到冲突。射频卡总数大于时隙总数, 以将时隙指数调整为2 再次发送 F , Q S命令。 ( 时隙指数为2 ) , : F Q S命令, * 9 * > ; 4 +为$ 2 , 总时隙个数为 J 读写器在时隙 # 收到 % 号卡的响 应, 在时隙N收到G号卡的响应, 收到无冲突的响应 后发送 Z[ 其 Z[ ’ A 帧用以确认。 对于 G 号卡, ’ A 值根据序列号的第% N= / )到第2 %= / )确定。时隙号 #和时隙号G被分别分配给 % 号卡和 G 号卡。 在时 , , 隙% 在时隙 2 和时隙 $ 读 & G和I没有任何响应, 写器检测到冲突。读写器检测到 G # O 的空闲时隙, 所以再次发送 F Q S命令。 时隙指数为2 ( ) , : F Q S命令, * 9 * > ; 4 +为% N & 总时隙个数仍为 J 只有处于非选定状态下的射频 , , , , , 卡2 & N $ I对本次 F Q S命令作出响应。读写器 , , , , 在时隙# 由于 2 &分别收到射频卡 $ I 2 的响应, 时隙 # 已 被 % 号 卡 占 有, 所以不向$号卡发送 在时隙2 , Z[ ’ A 帧, & 分别向 I 号卡和 2 号卡发送 时隙号 # , , , Z[ ’ A 帧。至此, 2 & N 分别分配给射频
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进制搜索算法一次只能选择一个射频卡进行操作, 所有射频卡需要准确同步以保证系统的可靠性’其 识别速度较快, 但是无法用软件控制, 读写器和射频 卡都需要外围硬件电路来实现’而基于时隙的防冲 突算法是读写器利用分配时隙给每个射频卡来为它 们分别建立逻辑通道, 采用信息级冲突检测, 可直接 由软件控制, 并且能够达到较快的识别速度’ 我们所开发的 , 1 ’ 8 系统能够支持多种射频规 范协议, 其中飞利浦公司的’ PQ L 8 R % 卡采用基于 时隙的防冲突算法’ 实践表明, 这种防冲突算法可 以只发送一次命令, 依次读出每个射频卡的数据, 或 者依次向每个射频卡写入数据, 因此可以快速( 有效 地完成多卡操作, 大大缩短通信时间’
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