监听模式 - RFID协议一致性测试系统设计（一）

　　2. 监听模式

　　严格来说，成功/失败模式并未真正构成RFID协议一致性测试系统，该模式更多的只作为一种辅助的测试手段。针对成功/失败模式的不足，我们可以在它的基础上增加频谱仪和示波器等仪器，构成监听模式。进一步的，我们可以采用矢量信号分析仪等高级信号分析仪器替代频谱仪和示波器，以获得更加强大的信号分析能力。在该测试模式中，当参考单元和被测单元之间进行数据交换时，我们可以通过第三方仪器对通讯的信号进行采集和分析。监听模式如图2-2所示：

　　

　　图2-2：监听模式

　　该测试模式能够实现的协议一致性测试功能主要取决于两个要素，首先是矢量信号分析仪。RFID协议一致性测试，要求矢量信号分析仪不仅具有传统的时域和频域分析功能，还需要具有针对RFID协议的解调和解码功能，才能获得通讯过程中的数据。同时，矢量信号分析仪还需要具备适合于RFID信号的同步触发采集功能，如射频功率触发或频谱模板触发。由于几乎所有RFID信号都是间断的瞬时信号，具有射频功率开启标志着通讯开始的共同特征，射频功率触发已成为最常用的触发采集方式。除此之外，由于RFID阅读器和标签之间的通讯速率很快，受限于矢量信号分析仪的操作和信号处理速度，监听模式下无法实现对信号的实时分析，而只能采用实时采集，离线分析的方式，因此矢量信号分析仪的信号存储能力就显得至关重要了。

　　监听模式在弥补了成功/失败模式的不足的同时，也存在着同样的局限性，即该测试模式的另一个要素，参考单元（阅读器或标签）。在RFID协议标准中，对于大多数参数的规定，都采用了灵活组合的方式，即阅读器和标签都可以在宽泛的范围内进行操作，如不同的调制参数、编码方式、数据速率、强制的和可选的指令集等。需要说明的是，协议标准规定阅读器和标签并不需要同时支持所有的参数组合方式，而由于研发和生产成本等因素的制约，实际的RFID产品也无法支持所有的参数组合方式。

　　参考单元的选择很大程度上决定了该测试模式的效果，但寻找一个包含了所有功能的“完美”参考单元几乎是不现实的。退一步来看，即使找到了“完美”参考单元，对于完成RFID协议一致性测试来说还是不够的，因为在协议一致性测试中，不仅需要测试协议规定的正确通讯流程，还需要执行非正常流程来测试被测单元在特定条件下的反应。

　　受参考单元功能限制的影响，监听模式很难实现全面的协议一致性测试，但对于协议一致性测试来说，测试的完整性却又是必须保证的。因此，监听模式只适合于基本的物理层测试，如不依赖于标签应答的阅读器射频参数等。

　　3. 激励/响应模式

　　RFID协议一致性测试系统的第三种实现是激励/响应模式，在这种模式下，参考单元被矢量信号发生器所取代，矢量信号发生器可以发射特定的RFID信号给被测单元，并同时给矢量信号分析仪发送一个数字触发标志，在收到触发时矢量信号分析仪开始同步采集通讯信号以进行分析。激励/响应模式如图2-3所示：

　　

　　图2-3：激励/响应模式

　　该测试模式在各类测试应用中是比较常见的，因为这种测试模式具有很强的可控性并且容易实现自动化测试。与被动的监听模式不同，激励/响应模式能够主动的发射所需的激励信号，以此获得一个预期的响应信号，可以有效的提高信号分析工作的效率。对比于分析一个已知的预期信号，被动的分析一个未知信号往往要花费成倍的运算量与处理时间。激励/响应模式的可控性，还在于它可以通过激励信号主动的控制被测单元的状态，进而控制整个测试的流程，这也是自动化测试必不可少的条件。

　　在使用矢量信号发生器替代参考单元之后，监听模式下最大的局限性也得以改善。现代的矢量信号发生器通常都是支持程控的，可以通过软件来自由的控制各种物理层参数，仿真不同RFID协议的阅读器指令或标签应答，而矢量信号发生器和矢量信号分析仪的协同工作，也使得协议层参数的控制成为可能。进一步的，该模式下还能够执行非正常流程，测试被测单元的错误处理机制，进行完整的协议一致性测试。

　　激励/响应模式的优势显而易见，这也使它成为RFID协议一致性测试的最佳方案，此外还可以用于RFID互操作性测试和性能测试。但基本的激励/响应模式仍然有一个问题尚未解决，即RFID协议标准中的实时握手通讯过程，因此只能适用于大多数不需要实时握手通讯的RFID协议一致性测试。

　　4. 实时仿真模式

　　作为激励/响应模式的衍生和改进，实时仿真模式采用了通用的基于FPGA的基带处理器，同时替代了矢量信号发生器的信号发生模块和矢量信号分析仪的信号分析模块，配合射频前端协同工作。对于射频前端部分，可以采用具有基带信号输入功能的矢量信号发生器和具有基带信号输出功能的矢量信号分析仪，或直接采用独立的射频上变频器和射频下变频器，通过基带信号接口与FPGA基带处理器相连接。实时仿真模式如图2-4所示：

　　

　　图2-4：实时仿真模式

　　该测试模式最大的特点是将原本分离的信号发生和信号分析模块合二为一，在同一个基带处理器上依靠FPGA强大的实时处理能力，实现了从信号仿真到信号测量的全部功能，并且实现了从信号分析到信号发生的实时反馈，最终解决了RFID协议一致性测试中的实时握手通讯问题。除此之外，信号发生和信号分析模块的一体化，还为进一步提高测试速度提供了可能，FPGA的灵活可编程特性，也为快速应对未来RFID协议的测试需求提供了保障。