無源RFID中密勒碼編解碼技術與實現

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：合肥工業大學計算機與信息學院 單承贛　柴斌   人氣： 發表時間：2011年10月29日

引言

在無源RFID中，為實現卡和讀寫器之間的數據交換，都是采用負載調制方式完成的。進行負載調制時，需要選用一種編碼去調制。密勒(Miller)碼因碼中帶有時鐘信息，且具有較好的抗干擾能力，因而是非接觸存儲卡中優選使用的碼型，例如，EM Microelectronnic-marin SA的RFID產品H4006中就采用了密勒碼技術。但有關資料對其編解碼方法的實現涉及甚少。本文在介紹密勒碼編解碼原理的同時，給出其在RFID中的實現方法。

密勒碼編碼方法
密勒碼編碼規則如表1所示。其波形關系之一例示于圖1。
從表1和圖1中可知，密勒碼的邏輯“0”電平和前位有關，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束時的電平。

密勒碼編碼器的實現
密勒碼的傳輸格式通常如表2 所示，其中起始位為1，結束位為0，數據位包括傳送數據和它的校驗碼。
實現表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
實現密勒碼編碼的電路示于圖2。
圖3是假定編碼數據為0110 001101(加起始位和結束位后為101100011010)的密勒碼編碼相關波形圖示例。圖中的CP/2是數據時鐘的二分頻，是CP/2的倒相信號。根據密勒碼編碼規則，在奇數個1串(包括一個或連續多個1位)出現時，對應于位1的密勒碼輸出為CP/2與此時CP時鐘信號異或；其后的位0密勒碼輸出為。在偶數個1串出現時，對應于位1的密勒碼為 與CP的異或，而其后出現的位0密勒碼為CP/2。因此，電路中采用一個脈沖形成電路，在NRZ碼數據流的上升沿形成一個脈沖，該脈沖加至二進制計數器計數，二進制計數器初始狀態Q端輸出為0，NRZ碼起始位(奇數個1串)上升沿觸發脈沖形成后，第一個脈沖使二進制計數器的Q端為高電平，表示奇數個串開始，它通過與門4和或門2選擇CP/2，與CP時鐘異或生成位1的密勒碼，并選擇為其后相應的0碼。第2(偶數)個1串到達時，二進制計數器翻轉，選擇與CP異或生成位1的密勒碼，而用CP/2生成位0對應的密勒碼。

圖3很好地描繪了所給范例的生成波形圖。編碼控制信號用于啟動編碼器電路，若為存儲卡，可用卡的上電信號(Power On)觸發產生編碼控制信號。

軟件方法

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

若是采用CPU處理，則將NRZ碼數據變換后，以2倍時鐘速率送出變換后的NRZ碼數據即可。例如，前例中的101100011010轉換后為011110011100111001111000。若為存儲卡，也可將NRZ碼轉換為用二位NRZ碼表示的密勒碼，存放于存儲器中，但存儲器容量需增加一倍，數據時鐘也需增加一倍。因此還是用硬件編碼方法較宜。

解碼方法
由于讀寫器中都有微控制器，因此采用軟件解碼方法最為方便。讀寫器在對負載調制信號解調后，可獲得相應波形，若以2倍時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，然后兩位一轉換：01和10都譯為1，00和11都譯為0。

這里還得說明一點，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，停止位后必須有規定位數的間歇。此外，在判別時若結束位為00，則問題不大，后面再讀入也為00，則可判知前面一個00為停止位。但若停止位為11，則再讀入4位才為0000，而實際上，停止位為11，而不是第一個00，解決這個問題的辦法是預知傳輸的位數或以字節為單位傳輸。這兩種方法RFID是可以實現的。

結語
本文針對無源RFID中的編解碼技術，采用硬件和軟件兩種方法實現了密勒碼的編解碼，具有較好的抗干擾能力，是非接觸存儲卡的優選方案?！?/P>

參考文獻
1單承贛，馬海燕. TYPE A型卡的曼徹撕特碼的編解碼技術. 通信技術，2003