RFID协议一致性测试系统设计（二）

3. RFID协议一致性测试系统总体设计

软件无线电这一关键技术的应用，使得RFID协议一致性测试系统能够突破传统仪器受专有硬件限制的局限性，在标准化、模块化、层次化的体系结构上满足一致性测试的需求。RFID协议一致性测试系统的总体结构分为硬件层和软件层，硬件层即根据具体的测试需要，选取适合的模块化硬件而构成，软件层主要包括RFID协议仿真软件，RFID协议一致性测试软件和自动化测试管理软件。

3.1 RFID协议一致性测试系统的硬件构架

RFID协议一致性测试系统的硬件构架如图3-1所示：

图3-1：软件无线电的RFID协议一致性测试系统

该系统具有非常简洁的系统构架，嵌入式主控制器、FPGA基带处理器、射频下变频器和射频上变频器等模块化硬件通过PXI或PXI Express开放高速总线交换数据及指令，射频模块之间通过射频电缆传输中频信号，并提供与RFID被测单元之间的射频信号接口。

FPGA基带处理器用于建立RFID无线通讯，主控制器用于信号的后续分析和测试流程的控制。测试过程中主控制器发送指令给各功能模块，基带处理器由FPGA实时生成RFID基带IQ信号，再通过板载DUC以及DAC转化为中频信号，传送给射频上变频器调制在射频载波上经电缆或天线发送给RFID被测单元。从被测单元返回的信号经射频下变频器转化为中频信号后传送给基带处理器，通过板载ADC以及DDC转化为数字基带IQ信号，最后通过总线送至主控制器进行物理层和协议层各项参数的分析。

RFID协议一致性测试的基本方式为通过电缆进行测试，而通过天线的测试方式主要应用于性能测试场合，故测试天线以及电波暗室等要素将不列入RFID协议一致性测试系统的基本构架。

3.2 RFID协议一致性测试系统的软件构架

RFID协议一致性测试系统的软件构架如图3-2所示，自硬件驱动层之上，分别在FPGA开发环境和HOST开发环境中实现RFID协议仿真，RFID协议一致性测试和自动化测试管理。

图3-2：RFID协议一致性测试系统软件构架

RFID协议仿真层是整个RFID协议一致性测试的基础，主要利用FPGA的实时处理能力，仿真实现各种RFID协议的通讯过程，如编码、解码，指令构造和解析，协议状态跳转等核心功能。RFID协议一致性测试层则根据测试规范的规定，实现每一个测试项目的具体步骤，所有的功能模块由最上层的自动化测试管理层进行统一的控制和调用。

虽然不同RFID协议之间的具体实现方式都不尽相同，但得益于软件无线电技术的高度灵活性，软件开发过程中可以进行层次化、模块化的封装，将对不同RFID协议的支持很好的整合在一起，并且为将来可能扩展的新标准提供接口。

4. RFID协议一致性测试系统具体设计

在确定了RFID协议一致性测试系统的总体构架之后，我们可以借助于仪器制造商提供的成熟软、硬件产品，来具体设计RFID协议一致性测试系统的一个实例。一个完整的RFID系统由记录了识别信息的电子标签和能够与标签之间进行数据交换的阅读器组成，RFID协议一致性测试也相应的分为两部分，即标签的一致性测试和阅读器的一致性测试。两者之间既有共性也有差异，以下我们首先介绍共有的硬件层设计，再根据不同的功能实现来分别介绍软件层设计及其余特性。

硬件层设计采用PXI / PXI Express开放高速总线为基础，配合支持该总线标准的模块化硬件来实现RFID协议一致性测试系统的基础功能。以模块化仪器的倡导者之一美国国家仪器为例，可选用的模块化硬件如下：嵌入式主控制器PXIe-8108，FPGA基带处理器PXIe-5641R，射频下变频器PXI-5600，射频上变频器PXI-5610，由此我们可以得到RFID协议一致性测试系统的一个具体设计，如图4-1所示：

图4-1：RFID协议一致性测试系统硬件层的具体设计