基于LabVIEW的超高頻RFID讀寫器測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

摘要：對(duì)于超高頻RFID讀寫器的射頻參數(shù)測(cè)試，通常采用手工的測(cè)試方法，要求測(cè)試人員熟悉讀寫器的各種測(cè)試指標(biāo)，并能熟練操作頻譜儀，這對(duì)測(cè)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(cè)試系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中PC／LabVIEW控制待測(cè)對(duì)象和所需儀器組成一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，把所測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的顯示在前面板上，并自動(dòng)保存至文件中。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，該軟件運(yùn)行良好，簡(jiǎn)化了測(cè)試過(guò)程，降低了對(duì)測(cè)試人員的要求，極大地提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：RFID讀寫器；GPIB接口；測(cè)試軟件；LabVIEW

0 引言

超高頻RFID讀寫器射頻的測(cè)試項(xiàng)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(cè)試中，每一項(xiàng)測(cè)試都要對(duì)儀器進(jìn)行重新配置、重復(fù)的手工測(cè)試和記錄大量的數(shù)據(jù)，不僅浪費(fèi)時(shí)間而且還容易出錯(cuò)。RFID測(cè)試軟件通過(guò)通用總線接口GPIB接口把計(jì)算機(jī)和儀器有機(jī)地融合為一體組成一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，從而把計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力和儀器的測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起，以使測(cè)試流程集成化簡(jiǎn)單化，最大程度地降低測(cè)試人員的工作量與操作復(fù)雜程度。該測(cè)試系統(tǒng)具有自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集和報(bào)告自動(dòng)生成功能，軟件提供儀器配置、儀器設(shè)置、儀器校準(zhǔn)等信息，并提供實(shí)時(shí)操作提示、儀表的工作狀態(tài)和當(dāng)前測(cè)試狀態(tài)等信息。

1 測(cè)試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

圖1所示的測(cè)試系統(tǒng)中，所用的頻譜分析儀是Rohde／Schwarz FSV7，主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)試頻率范圍為9 kHz～7 GHz，40 MHz信號(hào)分析帶寬，7 GHz頻段內(nèi)總電平不確定度為0．4 dB，10 kHz頻率偏移時(shí)相位噪聲為-106 dBc／Hz，+15 dBm三階截取點(diǎn)，1 Hz帶寬時(shí)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(guò)GPIB接口卡與計(jì)算機(jī)相連，所開發(fā)的測(cè)試程序基于VISA技術(shù)，同時(shí)支持RJ45網(wǎng)口和串口連接。其中GPIB總線負(fù)責(zé)連接不同的測(cè)試儀器并發(fā)送和接收控制命令，測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)GPIB總線從頻譜分析儀FSV7傳送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行后續(xù)處理。讀寫器通過(guò)控制線路與計(jì)算機(jī)連接，控制線路可以是USB線或串口通信線等，在測(cè)試中由計(jì)算機(jī)通過(guò)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(guò)同軸線和衰減器與頻譜分析儀FSV7的信號(hào)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(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2．1 測(cè)試系統(tǒng)軟件架構(gòu)

該測(cè)試軟件采用模塊化思想來(lái)編寫，將測(cè)試軟件分成幾個(gè)模塊，每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)部分功能，最后將各個(gè)模塊集成在一起統(tǒng)一工作，實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)置與待測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)讀取、處理、記錄等功能見圖2。

在開發(fā)過(guò)程中，將表示層和控制層作為系統(tǒng)的應(yīng)用軟件一并開發(fā)，另外還有獨(dú)立于這兩部分的測(cè)試驅(qū)動(dòng)函數(shù)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)也作為一個(gè)單獨(dú)的組件。系統(tǒng)的各部分功能介紹如下：

應(yīng)用軟件  用戶操作，完成測(cè)試任務(wù)，查看測(cè)試結(jié)果。

測(cè)試結(jié)果  測(cè)試結(jié)果存到文檔里，供用戶查詢提高測(cè)試效率。

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

2．2 測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

從NI公司下載頻譜分析儀Rohde／Schwarz FSV7的驅(qū)動(dòng)程序安裝到LabVIEW函數(shù)庫(kù)中，這樣在編程時(shí)可以直接調(diào)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(dòng)測(cè)試過(guò)程，了解頻譜儀FSV7對(duì)所測(cè)項(xiàng)目所需的參數(shù)配置。

LabVIEW測(cè)試軟件的程序框圖如圖3所示。

其中儀器地址設(shè)置模塊用來(lái)設(shè)置頻譜儀的地址，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與頻譜儀的鏈接，Initialize．vi子模塊用來(lái)初始化儀器，同時(shí)用Whilc循環(huán)來(lái)控制重復(fù)測(cè)試次數(shù)。由于測(cè)試軟件需要有測(cè)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(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)各分支功能。在儀器初始化后，程序?qū)x器進(jìn)行配置，然后對(duì)讀寫器進(jìn)行測(cè)試，把測(cè)試結(jié)果送到前面板進(jìn)行顯示同時(shí)自動(dòng)存入計(jì)算機(jī)中，最后由Close．vi子模塊關(guān)閉頻譜儀。

LabVIEW測(cè)試軟件的前面板如圖4所示。

前面板上的5個(gè)按鈕用來(lái)選擇不同的測(cè)試項(xiàng)目，它們分別對(duì)應(yīng)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(cè)試界面，當(dāng)選擇其中一按鈕時(shí)就會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的測(cè)試界面。在測(cè)試之前，要先查閱頻譜儀FSV7的地址在測(cè)試軟件前面板上進(jìn)行設(shè)置，這樣才能使程序鏈接到頻譜儀。同時(shí)對(duì)各項(xiàng)儀器參數(shù)也要根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)置，這樣便可運(yùn)行程序進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試完成后，結(jié)果會(huì)顯示在測(cè)試軟件前面板上并自動(dòng)保存到計(jì)算機(jī)中。

3 結(jié)語(yǔ)

該設(shè)計(jì)基于LabVIEW軟件開發(fā)了UHF RFID讀寫器的自動(dòng)化測(cè)試軟件，它可以同時(shí)支持GPIB接口與 RJ45網(wǎng)口來(lái)控制頻譜儀FSV7，還可以用同樣的方法與其他儀器通過(guò)GPIB接口互聯(lián)構(gòu)成功能更強(qiáng)大的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。使用測(cè)試軟件控制儀器來(lái)代替人工操作，既簡(jiǎn)化了測(cè)試過(guò)程，也可以減少人為因素造成的測(cè)量誤差，大大提高了測(cè)試效率。