ARM9芯片适用于超高频读写器的PIE编码以及MILLER2解码的实现方式
普通的uhf读写器主控芯片使用fpga较多，其优点是fpga对时序逻辑处理速度快，使用hdl语言很容易实现协议的编码与解码，但fpga芯片本身很少具备串口、网口等通信接口模块，功能扩展较麻烦。由于arm9芯片集成了很多扩展接口，同时进行操作系统移植等更高层次的设计也变得很容易，但对时序逻辑处理较难。因而本文提出了基于arm9的uhf rfid读写器基带编解码方法，并加以实现。
1 基本原理 uhf rfid国际标准协议规定读写器到电子标签的通信应采用dsb—ask、ssb—ask或者pr—ask调制方式。本文使用arm9芯片s3c2440的pwm（脉宽调制）控制模块进行pie编码，通过编码信号控制射频开关实现ook调制。电子标签接收到命令后反向散射副载波应答，经过射频模块的天线接收后被解调电路还原成miller2数据。构造miller2解码状态机，使用s3c2440的外部中断对miller2时序序列进行上升沿捕捉，捕捉到的两次中断的时间间隔作为状态机输入，进而解调出标签反射回来的数据。系统的硬件框图如图1所示。
读写器射频模块的工作流程为：发送命令时，pie编码电平控制射频芯片开关，当开关开启时输出射频载波，关闭则不输出，以达到ook调制载波的目的。接收机采用零中频接收机方案，直接对天线接收到的标签反向散射信号进行解调，解调完毕得到相位相差90°的i、q两路信号，通过差分放大器放大处理后，输出到比较器，经过比较后电路输出miller2编码时序信号。
2 pie编码
2．1 pie码简介
epc gne2协议规定uhf读卡器向标签发送命令时，数据应采用pie编码。pie码通过高低电平的时间长度不同来规定数据是“1”还是“0”。协议使用tari代表数据“0”，时间长度在6．25～25μs范围内，容差为±1％，数据“1”的宽度在为1．5tari～2．5tari，如图2所示。本次编码中，tari值为6．4μs，数据“1”的长度为11．4μs，pw的长度为3．2μs。
协议规定，完整的pie码需在有效数据前加上前同步码或帧同步码。前同步码由定界符、tari、rtcal以及trcal这4段组成，用在query命令上。帧同步码省去了trcal而直接由前三项组成，用在其他命令上。前同步码示意如图3所示。
2．2 pwm实现pie编码
s3c2440有5个16位的定时器，其中定时器1～4具有pwm（脉宽调制）功能，定时器使用经过分频后的系统时钟pclk作为时钟输入。本设计中100 mhz的pclk经过2分频得到50 mhz频率的定时器输入时钟，定时器每计数一次耗时0．02μs。定时器使用两个16位的缓冲寄存器tcntb和tcmpb来实现pwm功能，tcntb为一次pwm输出计数次数，采用递减的方式计数，当计数减为tcmpb的时候，pwm输出电平反转。以数据“0”为例，其脉冲总宽度为6．4μs，低电平持续时间3．2 μs，则可计算出tcntb=6．4／0．02=320次，tcmtb=3．2／0．02=160次。
为实现连续的pwm输出，需要让定时器工作在自动重载模式，即当定时器计数器减为0的时候，在定时器中断处理函数里更新tcntb及tcnmpb，让定时器重新开始一次脉宽输出。定时器1初始化时经过以下步骤：
①tcnmb以及tcmpb寄存器赋非零初值；
②tcon中人工装载位配置为1，tcntb和tcmpb更新到内部计数器；
③tcon中自动重载位配置为1，为实现连续的pwm功能；
④tcon中输出翻转位配置为1，脉冲以高电平开始；
⑤tcon置为启动位；
⑥tcon设置关闭人工装载，定时器开始启动。
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读写器射频模块的工作流程为：发送命令时，pie编码电平控制射频芯片开关，当开关开启时输出射频载波，关闭则不输出，以达到ook调制载波的目的。接收机采用零中频接收机方案，直接对天线接收到的标签反向散射信号进行解调，解调完毕得到相位相差90°的i、q两路信号，通过差分放大器放大处理后，输出到比较器，经过比较后电路输出miller2编码时序信号。
2 pie编码
2．1 pie码简介
epc gne2协议规定uhf读卡器向标签发送命令时，数据应采用pie编码。pie码通过高低电平的时间长度不同来规定数据是“1”还是“0”。协议使用tari代表数据“0”，时间长度在6．25～25μs范围内，容差为±1％，数据“1”的宽度在为1．5tari～2．5tari，如图2所示。本次编码中，tari值为6．4μs，数据“1”的长度为11．4μs，pw的长度为3．2μs。
协议规定，完整的pie码需在有效数据前加上前同步码或帧同步码。前同步码由定界符、tari、rtcal以及trcal这4段组成，用在query命令上。帧同步码省去了trcal而直接由前三项组成，用在其他命令上。前同步码示意如图3所示。
2．2 pwm实现pie编码
s3c2440有5个16位的定时器，其中定时器1～4具有pwm（脉宽调制）功能，定时器使用经过分频后的系统时钟pclk作为时钟输入。本设计中100 mhz的pclk经过2分频得到50 mhz频率的定时器输入时钟，定时器每计数一次耗时0．02μs。定时器使用两个16位的缓冲寄存器tcntb和tcmpb来实现pwm功能，tcntb为一次pwm输出计数次数，采用递减的方式计数，当计数减为tcmpb的时候，pwm输出电平反转。以数据“0”为例，其脉冲总宽度为6．4μs，低电平持续时间3．2 μs，则可计算出tcntb=6．4／0．02=320次，tcmtb=3．2／0．02=160次。
为实现连续的pwm输出，需要让定时器工作在自动重载模式，即当定时器计数器减为0的时候，在定时器中断处理函数里更新tcntb及tcnmpb，让定时器重新开始一次脉宽输出。定时器1初始化时经过以下步骤：
①tcnmb以及tcmpb寄存器赋非零初值；
②tcon中人工装载位配置为1，tcntb和tcmpb更新到内部计数器；
③tcon中自动重载位配置为1，为实现连续的pwm功能；
④tcon中输出翻转位配置为1，脉冲以高电平开始；
⑤tcon置为启动位；
⑥tcon设置关闭人工装载，定时器开始启动。
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