无源RFID中密勒码编解码技术与实现

引言
在无源RFID中，为实现卡和读写器之间的数据交换，都是采用负载调制方式完成的。进行负载调制时，需要选用一种编码去调制。密勒(Miller)码因码中带有时钟信息，且具有较好的抗干扰能力，因而是非接触存储卡中优选使用的码型，例如，EM Microelectronnic-marin SA的RFID产品H4006中就采用了密勒码技术。但有关资料对其编解码方法的实现涉及甚少。本文在介绍密勒码编解码原理的同时，给出其在RFID中的实现方法。

密勒码编码方法
密勒码编码规则如表1所示。其波形关系之一例示于图1。
从表1和图1中可知，密勒码的逻辑“0”电平和前位有关，而逻辑“1”虽然在位中间有跳变，但是上跳还是下跳取决于前位结束时的电平。

密勒码编码器的实现
密勒码的传输格式通常如表2 所示，其中起始位为1，结束位为0，数据位包括传送数据和它的校验码。
实现表2格式的密勒码流可以采用硬件电路，也可以用软件编程。下面分别予以介绍。
硬件电路
实现密勒码编码的电路示于图2。
图3是假定编码数据为0110 001101(加起始位和结束位后为101100011010)的密勒码编码相关波形图示例。图中的CP/2是数据时钟的二分频，是CP/2的倒相信号。根据密勒码编码规则，在奇数个1串(包括一个或连续多个1位)出现时，对应于位1的密勒码输出为CP/2与此时CP时钟信号异或；其后的位0密勒码输出为。在偶数个1串出现时，对应于位1的密勒码为 与CP的异或，而其后出现的位0密勒码为CP/2。因此，电路中采用一个脉冲形成电路，在NRZ码数据流的上升沿形成一个脉冲，该脉冲加至二进制计数器计数，二进制计数器初始状态Q端输出为0，NRZ码起始位(奇数个1串)上升沿触发脉冲形成后，第一个脉冲使二进制计数器的Q端为高电平，表示奇数个串开始，它通过与门4和或门2选择CP/2，与CP时钟异或生成位1的密勒码，并选择为其后相应的0码。第2(偶数)个1串到达时，二进制计数器翻转，选择与CP异或生成位1的密勒码，而用CP/2生成位0对应的密勒码。
图3很好地描绘了所给范例的生成波形图。编码控制信号用于启动编码器电路，若为存储卡，可用卡的上电信号(Power On)触发产生编码控制信号。
软件方法
从图3输出的密勒码波形可以看出，NRZ码可以转换为用二位NRZ码表示的密勒码值。其转换关系如表3所示。但二位表示法中的二进制数的时钟频率要提高一倍。密勒码的软件流程如图4所示。
若是采用CPU处理，则将NRZ码数据变换后，以2倍时钟速率送出变换后的NRZ码数据即可。例如，前例中的101100011010转换后为011110011100111001111000。若为存储卡，也可将NRZ码转换为用二位NRZ码表示的密勒码，存放于存储器中，但存储器容量需增加一倍，数据时钟也需增加一倍。因此还是用硬件编码方法较宜。

解码方法
由于读写器中都有微控制器，因此采用软件解码方法最为方便。读写器在对负载调制信号解调后，可获得相应波形，若以2倍时钟频率读入位值后即可判决解码。首先，读出0→1的跳变后，表示获得了起始位，然后两位一转换：01和10都译为1，00和11都译为0。
这里还得说明一点，密勒码停止位的电位是随前一位的不同而变化的，即可能为00，也可能为11，因此，为保证起始位的一致，停止位后必须有规定位数的间歇。此外，在判别时若结束位为00，则问题不大，后面再读入也为00，则可判知前面一个00为停止位。但若停止位为11，则再读入4位才为0000，而实际上，停止位为11，而不是第一个00，解决这个问题的办法是预知传输的位数或以字节为单位传输。这两种方法RFID是可以实现的。

结语
本文针对无源RFID中的编解码技术，采用硬件和软件两种方法实现了密勒码的编解码，具有较好的抗干扰能力，是非接触存储卡的优选方案。■

参考文献
1单承赣，马海燕. TYPE A型卡的曼彻撕特码的编解码技术. 通信技术，2003