基于LabVIEW的超高頻RFID讀寫器測試系統(tǒng)軟件設計

摘要：對于超高頻RFID讀寫器的射頻參數(shù)測試，通常采用手工的測試方法，要求測試人員熟悉讀寫器的各種測試指標，并能熟練操作頻譜儀，這對測試人員的要求高，且工作量大。為了改善這種情況，介紹了一種基于圖形化虛擬儀器編程軟件LabVIEW的超高頻RFID讀寫器測試系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中PC／LabVIEW控制待測對象和所需儀器組成一個測試系統(tǒng)，把所測數(shù)據(jù)實時的顯示在前面板上，并自動保存至文件中。通過現(xiàn)場測試，該軟件運行良好，簡化了測試過程，降低了對測試人員的要求，極大地提高了工作效率。

關鍵詞：RFID讀寫器；GPIB接口；測試軟件；LabVIEW

0 引言

超高頻RFID讀寫器射頻的測試項目有載波頻率容限、占用帶寬、發(fā)射功率、鄰道功率泄露比和雜散發(fā)射等。在通常的手工測試中，每一項測試都要對儀器進行重新配置、重復的手工測試和記錄大量的數(shù)據(jù)，不僅浪費時間而且還容易出錯。RFID測試軟件通過通用總線接口GPIB接口把計算機和儀器有機地融合為一體組成一個測試系統(tǒng)，從而把計算機的數(shù)據(jù)處理能力和儀器的測量、控制能力結合在一起，以使測試流程集成化簡單化，最大程度地降低測試人員的工作量與操作復雜程度。該測試系統(tǒng)具有自動控制、數(shù)據(jù)采集和報告自動生成功能，軟件提供儀器配置、儀器設置、儀器校準等信息，并提供實時操作提示、儀表的工作狀態(tài)和當前測試狀態(tài)等信息。

1 測試系統(tǒng)的硬件構成

圖1所示的測試系統(tǒng)中，所用的頻譜分析儀是Rohde／Schwarz FSV7，主要技術指標測試頻率范圍為9 kHz～7 GHz，40 MHz信號分析帶寬，7 GHz頻段內總電平不確定度為0．4 dB，10 kHz頻率偏移時相位噪聲為-106 dBc／Hz，+15 dBm三階截取點，1 Hz帶寬時顯示平均噪聲電平等于-155 dBm，具有GPIB和RS 232接口。

頻譜分析儀通過GPIB接口卡與計算機相連，所開發(fā)的測試程序基于VISA技術，同時支持RJ45網口和串口連接。其中GPIB總線負責連接不同的測試儀器并發(fā)送和接收控制命令，測試數(shù)據(jù)通過GPIB總線從頻譜分析儀FSV7傳送到計算機中進行后續(xù)處理。讀寫器通過控制線路與計算機連接，控制線路可以是USB線或串口通信線等，在測試中由計算機通過控制線控制讀寫器的工作狀態(tài)。UHF(超高頻)RFID讀寫器天線的天線端口通過同軸線和衰減器與頻譜分析儀FSV7的信號輸入端相連，衰減器的衰減值根據(jù)讀寫器的發(fā)射功率而定。

2 測試系統(tǒng)的軟件設計

2．1 測試系統(tǒng)軟件架構

該測試軟件采用模塊化思想來編寫，將測試軟件分成幾個模塊，每個模塊實現(xiàn)部分功能，最后將各個模塊集成在一起統(tǒng)一工作，實現(xiàn)儀器設置與待測對象的數(shù)據(jù)讀取、處理、記錄等功能見圖2。

在開發(fā)過程中，將表示層和控制層作為系統(tǒng)的應用軟件一并開發(fā)，另外還有獨立于這兩部分的測試驅動函數(shù)動態(tài)鏈接庫也作為一個單獨的組件。系統(tǒng)的各部分功能介紹如下：

應用軟件  用戶操作，完成測試任務，查看測試結果。

測試結果  測試結果存到文檔里，供用戶查詢提高測試效率。

儀器驅動函數(shù)  是一套可被用戶調用的子程序庫，利用它就不必了解每個儀器的協(xié)議和具體的編程步驟，只需調用一些相應的函數(shù)就可以完成對儀器各種功能的操作。

2．2 測試系統(tǒng)軟件設計

從NI公司下載頻譜分析儀Rohde／Schwarz FSV7的驅動程序安裝到LabVIEW函數(shù)庫中，這樣在編程時可以直接調用所需的子VI。在編程前需要熟悉頻譜儀FSV7的操作控制和UHF RFID讀寫器的手動測試過程，了解頻譜儀FSV7對所測項目所需的參數(shù)配置。

LabVIEW測試軟件的程序框圖如圖3所示。

其中儀器地址設置模塊用來設置頻譜儀的地址，實現(xiàn)計算機與頻譜儀的鏈接，Initialize．vi子模塊用來初始化儀器，同時用Whilc循環(huán)來控制重復測試次數(shù)。由于測試軟件需要有測試讀寫器載波頻率容限、占用帶寬、發(fā)射功率、鄰道功率泄露比和雜散發(fā)射的功能，所以用選擇結構來實現(xiàn)各分支功能。在儀器初始化后，程序對儀器進行配置，然后對讀寫器進行測試，把測試結果送到前面板進行顯示同時自動存入計算機中，最后由Close．vi子模塊關閉頻譜儀。

LabVIEW測試軟件的前面板如圖4所示。

前面板上的5個按鈕用來選擇不同的測試項目，它們分別對應載波頻率容限、占用帶寬、發(fā)射功率、鄰道功率泄露比和雜散發(fā)射的測試界面，當選擇其中一按鈕時就會出現(xiàn)對應的測試界面。在測試之前，要先查閱頻譜儀FSV7的地址在測試軟件前面板上進行設置，這樣才能使程序鏈接到頻譜儀。同時對各項儀器參數(shù)也要根據(jù)要求進行設置，這樣便可運行程序進行測試，測試完成后，結果會顯示在測試軟件前面板上并自動保存到計算機中。

3 結語

該設計基于LabVIEW軟件開發(fā)了UHF RFID讀寫器的自動化測試軟件，它可以同時支持GPIB接口與 RJ45網口來控制頻譜儀FSV7，還可以用同樣的方法與其他儀器通過GPIB接口互聯(lián)構成功能更強大的自動化測試系統(tǒng)。使用測試軟件控制儀器來代替人工操作，既簡化了測試過程，也可以減少人為因素造成的測量誤差，大大提高了測試效率。