基于虚拟仪器的RFID芯片测试系统

２０ｌ４．１　基于虚拟仪器的ＲＦ　Ｉ　Ｄ芯片测试系统　刘春来，张东，赵永峰　（北京自动测试技术研究所，北京，１０００８８）　摘要：本文研究了一种基于虚拟仪器技术的ＲＦＩＤ芯片测试系统，可完成对ＲＦＩＤ芯片各种功能性的测试，通过软件自定义及　运用模块化仪器高度的灵活性，用相同的硬件配置在软件层实现对ＲＦＩＤ多标准的支持，使用同一测试系统硬件就能够对不同　标准的ＲＦＩＤ标签进行测试。　关键词：虚拟仪器：ＲＦＩＤ：芯片测试系统　中图分类号：ＴＮ４５４　文献标识码：Ａ　ＲＦＩＤ　ＩＣ　Ｔｅｓｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｖ＂．ｔｒｔｕａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｌｉｕ　Ｃｈｕｎｌａｉ，Ｚｈａｎｇ　Ｄｏｎｇ，Ｚｈａｏ　Ｙｏｎｇｆｅｎｇ　（Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｕｔｏ—Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０００８８）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉＳ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ａ　ＲＦＩＤ　ＩＣ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｕｓｔｏｍ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｕｓｉｎｇ　ｍｏｄｕｌａｒ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ｈｉｇｈ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，ＲＦｉＤ　ＩＣ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｇｏｕｌｄ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ＲＦＩＤ　ｃｈｉｐ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｌａｙｅｒ　ｏｆ　ＲＦＩＤ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｓｕｐｐｏｒｔ，ｗｅ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｏｆ　ＲＦＩＤ　ｔａｇｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔ　ｉｏｎ：ＲＦＩＤ：ＩＣ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　０　引言　射频识别技术（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，　ＲＦＩＤ）是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别　目标对象并获取相关信息。上世纪九十年代，随着集成电路技　术的发展，ＲＦＩＤ技术逐渐应用到公路收费等民用领域。近几　年“物联网”技术飞速发展，ＲＦＩＤ作为物联网关键技术之一，　开始大量应用于工业生产自动化、交通、身份识别和物流等领　域，并且在不断扩大其应用范围。同时，ＲＦＩＤ技术标准的多样　系统测试。　本文研究了一种基于虚拟仪器技术的ＲＦＩＤ测试系统，可　完成对ＲＦＩＤ各种功能性的测试，通过软件自定义及运用模　块化仪器高度的灵活性，用相同的硬件配置在软件层实现对　ＲＦＩＤ多标准的支持，使用同一测试系统硬件就能够对不同标　准的ＲＦＩＤ标签进行测试，突破了传统测试设备由于其专有硬　件限制的局限性。　＋数据◆　一性及应用的特殊性给相应的ＲＦＩＤ测试和ＲＦＩＤ性能评估也带　来新的要求和挑战。　ＲＦＩＤ系统测试是在模拟的ＲＦＩＤ系统应用环境中，通过一　系列测试方法，建立开放式的ＲＦＩＤ软硬件产品综合测试平台，　时序◆　能量◆　标签　天线　一制定ＲＦＩＢ产品系列测试标准和规范，形成ＲＦＩＤ技术测试的　标准化体系，对标签、阅读器及ＲＦＩＤ系统进行性能测试和性　能评估，给企业提供参考依据，为产品应用提供可靠性保障，　满足ＲＦＩＤ技术研究测试、应用测试等公共服务需求。目前的　ＲＦＩＤ系统测试主要包括：ＲＦＩＤ标签芯片、标签天线和阅读器、　天线的性能测试技术，包括标签测试、阅读器测试以及ＲＦＩＤ　图１　ＲＦＩＤ系统组成原理框图　基金项目：由“北京市财政资金项目“创新工程ＩＩ一２：面向物联网的超高频ＲＦＩＤ芯片测试技术研究支持”（项目编号：　ＰＸＭ２０１３１７８１０２０００００３）。　２０１４．１　１　ＲＦｌＤ系统基本原理　一如图３所示，测试采用了虚拟仪器技术和ＰＸＩ模块化设计　架构系统，系统中相关硬件负责完成信号的发射和接收、编码　解码、调制解调等任务，后台的物理和协议层分析由软件编程　实现。　般而言，如图１所示，最基本的ＲＦＩＤ系统通常是由　阅读器（Ｒｅａｄｅｒ）、电子标签（ＴＡＧ）也就是所谓的应答器　（Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）以及应用软件系统这三部分组成。电子标签包　含天线和标签芯片两部分。一般来讲，标签芯片就是我们所说　的ＲＦＩＤ芯片。电子标签用于存储所标识物品的身份和属性信　息，属于被识别物品的标识设备，通常附着在被识别物品表面　或内部，是ＲＦＩＤ系统的电子数据载体。　系统采用ＰＸＩ总线硬件构建测试平台，ＰＸＩ是ＰＣＩ　Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ　ｆｏｒ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ的英文缩写，中文称作面　向仪器系统的ＰＣＩ扩展。ＰＸＩ是一种坚固的基于Ｐｃ的测量和　自动化平台。ＰＸＩ结合了ＰＣＩ的电气总线特性与ＣｏｍｐａｃｔＰＣｌ　的坚固性、模块化及Ｅｕｒｏｃａｒｄ机械封装的特性，并增加了专　非接触性ＩＣ卡是ＲＦＩＤ芯片的十分重要的应用之一。如　图２所示，ＲＦＩＤ芯片与其外圈天线组成了非接触性的Ｉｃ卡。　门的同步总线和主要软件特性。这使它成为测量和自动化系统　ＲＦＩＤ阅读器通过天线向周围一定范围内发射无线射频（ＲＦ）　的高性能、低成本运载平台。这些系统可用于诸如制造测试、　信号，非接触性Ｉｃ卡在进入到有效工作范围内接收到射频信　军事和航空、机器监控、汽车生产及工业测试等各种领域中。　一号，利用自身的回路与射频信号产生耦合，ＲＦＩＤ芯片内部的　般而言，传统仪器的同步功能通常很难做到，因此要保　电源驱动回路得到天线传递过来的能量开始工作，将储存于自　证仪器之间必要的定时精度很不容易的。在ＲＦＩＤ测试中，通讯　身ＥＥＰＲＯＭ中的信息回给阅读器。　过程通常在毫秒量级的时间内即完成，这就要求我们的测试系　统在发送指令和接收应答之间建立可靠的高速同步性能。借助　ＰＸＩ机箱提供的ＩＯＭＨｚ同步时钟，使信号发生模块和信号分析　模块的集成和同步得以轻松实现。ＰＸＩ机箱内部总线、同步时　钟的结构原理图如４所示。　根据测试系统需要，硬件系统设计的总体框图如图５所　示。发送信号的流程是：软件设计一一总线一一信号发生　器一一数模转换一一上变频一’一天线发射；接收信号的流程　图２　ＲＦＩＤ芯片结构框图　是：天线接收一一下变频一一模数转换一一总线一一软件处　２测试系统硬件设计　理。　软件　ＰＸＩ　＼　总线　图５硬件总体设计框图　３测试软件系统及结果　在软件设计中，采用了模块化的层次结构，使得软件构架　也非常的简洁。首先将整个软件系统划分为了三个层次：硬件　控制层、物理测试层以及协议测试层，如图６所示。其中，硬件　控制层实现对模块化仪器的控制，包括板载信号处理以及硬　件触发采集等；物理测试层实现对应答信号的物理参数测试，　包括时、频域的各种测量分析；协议测试层实现指令信号的生　图３测试系统软硬件方块图　２０１４．，　成、编码，以及应答信号的解码、协议分析。在多层次结构的框　统突破了传统仪器受专有硬件限制的局限性，在软件层实现了　架下，各层又具体的分为一系列的功能模块。　对ＲＦＩＤ多标准的支持。结合ＮＩ模块化硬件提供灵活的平台，　硬件控制层：初始化硬件、配置硬件参数、下载指令波形、　我们采用了层次化、模块化的软件构架，从而使系统功能适应　发送指令及接受应答、关闭硬件　ＲＦＩＤ的测试需求。虽然ＲＦＩＤ的各种标准之间，其编码／解码、　物理测试层：实时频谱分析、时域波形参数测量、时频联　调制／解调过程的具体实现方式都不尽相同，但通过模块化的　合分析。　良好封装，顶层的功能模块都以统一的标准接口呈现给用户。　协议测试层：指令生成、指令编码、时域信号定位、应答解　这样使得现己支持的标准都能够很好的整合在一起，并且为将　码及协议分析。　各功能模块都经过了良好的封装，在实现复杂算法的同时　又具有简洁、标准的接口，在此基础上，最终测试系统的构建，　以及用户的二次开发，如：自定义测试、数据管理等，都可以轻　松的实现。　整个测试系统的测试流程如图７所示。开始测试时，执行　线程启动，获得相关资源后开始功能测试。当测试结束后，系　统将测试结果送入数据库。　４结论　图８信号接收端功率谱密度　强大的测试软件是虚拟仪器技术的关键，如前所述，该系　图６软件系统结构图　（下转７３页）　２０１４．，　换的失败率降低到与固定邻区关系场景相同的级别。因此我们可　［４］温倩．３Ｇ系统分组域业务源模型的研究与应用［Ｄ］．成都：　以得出以下结论：与固定邻区关系相比，ＡＮＲ算法可以在缓解网　规网优与运行维护的工作量的同时，并没有损坏通信系统的服务　性能。　电子科技大学，２００６．　ＡＮＲ功能打尹ｆ　３结束语　随着ＬＴＥ系统的不断发展，ＡＮＲ技术显得越来越重要。本文　对ＡＮＲ技术展开了研究，通过对比实验，验证了ＡＮＲ算法的性能，　实验结果表明，与固定邻区关系相比，采用ＡＮＲ算法的场景下切　换失败率并没有出现明显增加的趋势，这意味着当组网环境变化　时，通过ＡＮＲ算法，在不增加人工开销的情况下，我们不需要以损　坏通信系统的服务性能为代价，就可以提供给用户一个不断自优　化的网络。可以说，ＡＮＲ技术的广泛应用，推动了基站与网络的　高效融合，也促进了通信技术的发展。　开启周期定时器　临时邻区列袭中每个　邻　的初始切换次数　为０，切换成功南为０％　缚按生～一一次埘临时邻　硎表　中邻区的切换就统计该邻区　的切换次数和切换成功牢　参考文献　［１］宋磊，彭木根，张洪岩，闵仕君，蒋华ＬＴＥ—Ａｄｖａｎｃｅｄ异构自　动邻区关系研究．　…～一……　～一……一一　足　通知ｏＡＭ将该　；　（ＰＣＩ，ＥＣＧ！）对心｝　［２］王艳霞．ＬＴＥ系统自动邻区关系研究［Ｄ］．西安：西安电子　科技大学，２００９．　Ｌ　竺竖堡　型　！．一…—了…一…　．１　将该（ＰＣＩ，ＥＣＧＩ）ｉ　从临时ＮＲＴ中删除　ｌ　图２添加判决流程　［３］杨翰超基于下一代网络ＬＴＥ下的ＳＯＮ关键技术研究［Ｄ］．　山东：山东通信技术．２０１０．　（Ｉ－接５８页）　来可能扩展的新标准支持提供了非常方便的接口。　开发。　程序启动　参考文献　［１］谭民，刘禹，曾隽芳．ＲＦＩＤ技术系统工程及应用指南．北　京：机械工业出版社，２００７，１－２０　［２］Ｉ￣ｎｄｔ　Ｔ．Ｔｈｅ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ｏｆ　ＲＦＩＤ．ＩＥＥＥ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ，２００５，２４（４）：８＿ｌ１　调用测试序列　［３］边红丽，姜华．ＲＦＩＤ系统测试平台建设内容研究．射频快　报，２００７，２：５０—５２　于始测试、等待资源　［４］耿力，冯敬．ＲＦＩＤ产品的测试问题．信息技术与标准化，　２００６，４：３０—３３　硬件初始化　［５］张小孟．射频识别（ＲＦＩＤ）测试技木的应用研究．中国集成　电路，２００３，５０（７）：７６—８３　标签测试　作者简介　刘春来，学士，工程师，主要研究方向：自动测试设备设计　开发。　结果写数据库　张东，硕士，研究员，主要研究方向：集成电路设计与测试　技术研究。　赵永峰，学士，工程师，主要研究方向：自动测试设备设计　●　程序结束　图７测试软件工作流程图　７３　ｌ　Ⅲ