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DSP在射频识别系统中的应用分析详解
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2017-10-20
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引言
以TMS320为代表的数字信号处理（DSP）芯片自80年代由TI公司推出以来，已提供了不同系列， 各种品种的产品，并获得了广泛的应用。微波射频识别系统研究的起步较早，所以，早期产品没有应用该技术。
随着DSP技术的发展，人们开始重视此技术的应用，实践证明应用DSP技术后可使射频识别系统大大简化，性能有明显提高。 本文就该技术在射频识别系统中的应用及开发中应注意的一些问题进行介绍。DSP芯片的组成、原理等的一般性内容可参考有关书籍。
一、DSP的特点
这里不再讨论一般性的特点。主要指出为什么DSP技术的应用会给射频识别系统的设计带来极大的好处。 这些特点是与一般硬件及单片机的处理方式比较而提出的。
1. 实现射频识别系统的单片处理。
早期射频识别系统的解码及有关处理经常用复杂的硬件电路不仅使系统变得复杂，使用灵活性降低，而且会产生稳定性问题及丢失数据现象。例如在解码时需要有同步提取环路，同步信号的产生及质量与信号的正常接收直接相关，环路还有锁定时间等问题。应用DSP 片后一般应用一片单片就可完成全部采样， 解码及相关处理任务，配以简单的外围电路（如：A/D 片，串口电平转换片及液晶板）即可实现可用的、功能全面的工作。这些外围电路都是体积很小且能直接与DSP相连的。
2. 应用DSP处理功能实现抗干扰设计。
应用DSP后使高层次的设计成为可能。我们曾经应用过下面的处理，证明可收到明显的效果：
·加数字滤波，以消除杂散或寄生信号的影响。
·加FFT（快速付里叶变换）处理，以发现干扰信号的频谱成分。
·在上述两种处理基础上的自适应处理。
·时域处理以识别标签信号的质量。
3. 利用DSP运算功能，克服路经效应。在与相位有关的射频识别检测系统中，如一般用双平衡混频器解调电路的系统，由路程差产生的相位差会使接收灵敏度产生周期性变化，目前国内外都有用正交混频并用DSP求两路均方值的处理来解决此问题的。
4. 其他应用。在多标签的应用中，不管应用时分、频分或码分。利用DSP片的控制与实时处理功能一定会产生其潜在的应用。
三、DSP开发必须掌握的基本技术
因为DSP片与一般单片机比较有不同的结构与特点， 所以，开发方法有所不同。开始时，需要一段熟悉过程，但经过一段时间工作后会感到其使用的方便与灵活性，现把与单片机开发不同的一些基本技术及概念说明如下：
1.熟悉通用目的文件格式（COFF）的组织。这是编写汇编程序的基础，它要求把数据与码的程序块分 别考虑，有利于进行模块式编程。
2.熟悉节（section）的概念。节是COFF的最小单位，由数据或程序块组成， 在存储器分配时不同节 在不同存储空间占有连续的空间。
3.熟悉汇编命令（direction）。它具有提供程序数据及控制汇编过程的作用，与一般汇编指令 （instruction）不同，这在单片机开发时很少使用，但在大的DSP开发程序中大量用到这种命令， 使程序开发增加灵活性。
4.熟悉存储器地址分配问题。DSP片的内部总线采用哈佛结构，也就是对程序、数据及I/O各存储器的 地址是分别编址的，但各存储器的地址空间分配对不同种类芯片是不同的，这需要在命令文件中体 现出来。命令文件是用来确定应用程序可使用的程序、数据、I/O 的地址空间及将各节分配到相应 地址空间的文件。当用开发机（emulator）模拟时还需配合其初始化文件的地址分配。
5.熟悉汇编与连接的作用。为任务编写的汇编语言文件首先进行汇编产生目的文件及列表文件，此时 的文件各节的地址均是零地址开始的，所以是相对地址文件。同一任务的多个文件还需与命令文件 一起进行连接产生可运行的文件即输出文件，此时是绝对地址文件了，同时可产生一个存储器映射 文件在这文件中有各节及全局符号的地址表在调试时很有参考价值。当文件连接时必须考虑文件间 地址冲突问题。
总之，DSP 片技术应该说已经比较成熟，在射频识别系统中的应用可促进产品的技术水平从而使产品质量有明显提高。详细的应用情况及程序以后再逐步介绍。
以TMS320为代表的数字信号处理（DSP）芯片自80年代由TI公司推出以来，已提供了不同系列， 各种品种的产品，并获得了广泛的应用。微波射频识别系统研究的起步较早，所以，早期产品没有应用该技术。
随着DSP技术的发展，人们开始重视此技术的应用，实践证明应用DSP技术后可使射频识别系统大大简化，性能有明显提高。 本文就该技术在射频识别系统中的应用及开发中应注意的一些问题进行介绍。DSP芯片的组成、原理等的一般性内容可参考有关书籍。
一、DSP的特点
这里不再讨论一般性的特点。主要指出为什么DSP技术的应用会给射频识别系统的设计带来极大的好处。 这些特点是与一般硬件及单片机的处理方式比较而提出的。
1. 实现射频识别系统的单片处理。
早期射频识别系统的解码及有关处理经常用复杂的硬件电路不仅使系统变得复杂，使用灵活性降低，而且会产生稳定性问题及丢失数据现象。例如在解码时需要有同步提取环路，同步信号的产生及质量与信号的正常接收直接相关，环路还有锁定时间等问题。应用DSP 片后一般应用一片单片就可完成全部采样， 解码及相关处理任务，配以简单的外围电路（如：A/D 片，串口电平转换片及液晶板）即可实现可用的、功能全面的工作。这些外围电路都是体积很小且能直接与DSP相连的。
2. 应用DSP处理功能实现抗干扰设计。
应用DSP后使高层次的设计成为可能。我们曾经应用过下面的处理，证明可收到明显的效果：
·加数字滤波，以消除杂散或寄生信号的影响。
·加FFT（快速付里叶变换）处理，以发现干扰信号的频谱成分。
·在上述两种处理基础上的自适应处理。
·时域处理以识别标签信号的质量。
3. 利用DSP运算功能，克服路经效应。在与相位有关的射频识别检测系统中，如一般用双平衡混频器解调电路的系统，由路程差产生的相位差会使接收灵敏度产生周期性变化，目前国内外都有用正交混频并用DSP求两路均方值的处理来解决此问题的。
4. 其他应用。在多标签的应用中，不管应用时分、频分或码分。利用DSP片的控制与实时处理功能一定会产生其潜在的应用。
三、DSP开发必须掌握的基本技术
因为DSP片与一般单片机比较有不同的结构与特点， 所以，开发方法有所不同。开始时，需要一段熟悉过程，但经过一段时间工作后会感到其使用的方便与灵活性，现把与单片机开发不同的一些基本技术及概念说明如下：
1.熟悉通用目的文件格式（COFF）的组织。这是编写汇编程序的基础，它要求把数据与码的程序块分 别考虑，有利于进行模块式编程。
2.熟悉节（section）的概念。节是COFF的最小单位，由数据或程序块组成， 在存储器分配时不同节 在不同存储空间占有连续的空间。
3.熟悉汇编命令（direction）。它具有提供程序数据及控制汇编过程的作用，与一般汇编指令 （instruction）不同，这在单片机开发时很少使用，但在大的DSP开发程序中大量用到这种命令， 使程序开发增加灵活性。
4.熟悉存储器地址分配问题。DSP片的内部总线采用哈佛结构，也就是对程序、数据及I/O各存储器的 地址是分别编址的，但各存储器的地址空间分配对不同种类芯片是不同的，这需要在命令文件中体 现出来。命令文件是用来确定应用程序可使用的程序、数据、I/O 的地址空间及将各节分配到相应 地址空间的文件。当用开发机（emulator）模拟时还需配合其初始化文件的地址分配。
5.熟悉汇编与连接的作用。为任务编写的汇编语言文件首先进行汇编产生目的文件及列表文件，此时 的文件各节的地址均是零地址开始的，所以是相对地址文件。同一任务的多个文件还需与命令文件 一起进行连接产生可运行的文件即输出文件，此时是绝对地址文件了，同时可产生一个存储器映射 文件在这文件中有各节及全局符号的地址表在调试时很有参考价值。当文件连接时必须考虑文件间 地址冲突问题。
总之，DSP 片技术应该说已经比较成熟，在射频识别系统中的应用可促进产品的技术水平从而使产品质量有明显提高。详细的应用情况及程序以后再逐步介绍。
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