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随着科技不断发展,射频识别(radio frequency identification,RFID)作为无线通信技术中的一个分支,在安防系统、交通管理、档案管理、停车服务、物流运输等领域发挥着举足轻重的作用。UHF频段的RFID技术正在超越LF和HF频段,成为当前RFID技术发展的一个热点。一个完整的RFID系统通常由RFID标签、RFID读写器、计算机或其他控制系统三个部分组成,三个部分环环相扣,缺一不可。本文的目的是设计一款符合ISO 18000-6C标准的手持UHF RFID读写器。作为手持便携嵌入式设备,开发过程中的硬件选型和软件构架是十分重要的环节,保证功能和性能的同时,尽量减小体积和功耗,是本文开发过程中一直坚持的思想。首先,在查阅相关历史发展和理论基础之后,本文对RFID的工作原理中的射频理论进行了详细的分析。结合UHF RFID读写设备的工作原理,平衡了性能和功耗,本文选择了韩国PHYCHIPS公司出品的PR9200作为射频核心芯片,详细分析了PR9200外围射频电路的设计,然后为读写器设计了一款工作于UHF频段的小型圆极化天线,该天线的馈电网络包含一分四功分器和微带线进行功率分配和相位延迟,四个馈电端口输出功率相等,相位依次递减90度,四个倒F天线以左手螺旋方式排列组成了四臂螺旋结构。为了实现更多的功能扩展,本文选择了ST公司的STM32F103RET6这款微控制器作为主控芯片,以及容量8Mbit的FLASH、支持GB18030的字库芯片、蓝牙模块、单色OLED显示模块等作为外部设备,并且,在STM32平台上成功移植了国产开源实时操作系统RT-Thread,使读写器具有了较好的性能、功能和扩展能力。按照RT-Thread的分层思想,本文的方案是将系统分为硬件层、驱动层、系统层和应用层。驱动层包含UART、SPI、I2C等总线驱动和OLED显示屏、触摸按键、蜂鸣器、FLASH、字库等设备驱动;应用层包含RTGUI图形界面和卡片读写、屏幕显示、电压监测、按键监测等线程,合理划分任务,正确地并行执行,让系统满足实时系统的性能及时间要求。测试结果表明,本文所设计的UHF RFID读写器硬件运行情况良好,驱动工作正确,应用层程序调度、运行正常,能够正常读取符合ISO 18000-6C标准的RFID标签,能够通过蓝牙或USB接口将数据方便地传输到电脑或手机进行后续处理,并且可以在此基础上进一步进行用户程序的开发或电脑、手机端的二次开发,符合本文低成本、小尺寸、功能完备的设计目标。