基于CAN和2.4G的RFID收費(fèi)系統(tǒng)

2.5 RFID 模塊

　　2.5.1 MF RC500 芯片介紹。

　　RFID 模塊選用飛利浦公司的MF RC500,它是目前廣泛使用的RFID 芯片之一。MF RC500 支持ISO14443A協(xié)議，支持MIFARE 雙接口卡，內(nèi)部有高集成度模擬電路用于應(yīng)答卡的解調(diào)和解碼，具有64 字節(jié)收發(fā)FIFO 緩沖區(qū)和非易失性密鑰存儲器。此外，有專用的中斷管腳，支持6 個(gè)中斷源，可向MCU 發(fā)出中斷信號。

　　2.5.2 MF RC500 硬件接口連接。

　　由圖6 所示， MCU 將MF RC500 中的寄存器作為外部RAM進(jìn)行訪問。INT 管腳懸空，不使用中斷功能。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在初始化單片機(jī)程序中，子系統(tǒng)A 外部中斷設(shè)置為低電平觸發(fā)，子系統(tǒng)A 的中斷信號源由nRF24L01提供，當(dāng)nRF24L01 收到數(shù)據(jù)后產(chǎn)生中斷信號，通知MCU 來讀取數(shù)據(jù)。子系統(tǒng)B 不使用中斷功能。

　　在初始化nRF24L01 程序中，子系統(tǒng)B 配置為發(fā)送模式，使用16 位CRC 校驗(yàn)。使用自動應(yīng)答功能，數(shù)據(jù)通道0 被設(shè)置為接收應(yīng)答信號，其數(shù)據(jù)通道0 的接收地址必須與發(fā)送端的地址相等，以此來保證能正確的收到應(yīng)答信號。一個(gè)系統(tǒng)最多可以有六個(gè)子系統(tǒng)A 組成，這6 個(gè)子系統(tǒng)的發(fā)送地址不能重復(fù)。子系統(tǒng)A 配置為接收模式，使用16 位CRC 校驗(yàn)，最多接收6 個(gè)通道的數(shù)據(jù)。這6 個(gè)接收地址和各子系統(tǒng)B 中的發(fā)送地址相等。

　　在初試化SJA1000 中，使用PliCAN 模式，波特率125Kbps,禁止接受和發(fā)送中斷；輸出控制寄存器配置如下：正常模式，TX 下拉，輸出控制極性。此外，需正確配置驗(yàn)收代碼寄存器和驗(yàn)收屏蔽寄存器，此配置用于CAN 總線仲裁功能的實(shí)現(xiàn)。

　　在初始化MF RC500 中，其主要設(shè)置如下：TX1和TX2 的輸出配置為13.56MHz 能量載波；解碼器的輸入源為內(nèi)部解調(diào)器；使用Q 時(shí)鐘作為接收器時(shí)鐘；禁止發(fā)送和接收中斷；設(shè)置RxThreshold 寄存器值為0xFF,BitPhase 寄存器值為0xAD 等。

　　復(fù)位請求函數(shù)將在天線的有效范圍內(nèi)搜索Mifare1 卡，如果有卡存在，將建立通信連接并讀取卡上的卡片類型號TAGTYPE.防碰撞函數(shù)使MF RC500 在多張Mifare 1 卡選擇其中的一張?？ㄟx擇函數(shù)能夠和已知序列號的卡進(jìn)行通信。認(rèn)證函數(shù)將Mifare 1 卡上的密碼和MF RC500 的EEPROM 中的密鑰進(jìn)行匹配。

　　只有匹配正確后，才能進(jìn)行對卡的讀寫操作。發(fā)送停機(jī)指令設(shè)置Mifare 1 卡為HALT MODE.

　　CAN 函數(shù)用于將有關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送至PC 機(jī)。本次設(shè)計(jì)采用查詢方式以確保數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送。通過查詢狀態(tài)寄存器中的標(biāo)志位TBS、TCS 和TS 即可確認(rèn)是否數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。類似的，在無線函數(shù)中為確保數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送，通過查詢狀態(tài)寄存器中的TX_DS 即可。

4 系統(tǒng)測試

　　首先，對RFID 模塊進(jìn)行了測試。將MIFARE 1卡放入天線有效范圍內(nèi)，對該卡進(jìn)行讀寫操作，并將相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。經(jīng)過該測試，RFID 模塊讀寫正常。 隨后，測試該系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，本文以溫度數(shù)據(jù)的無線傳輸進(jìn)行測試。測量溫度的裝置為DS18B20 單線溫度傳感器。將該溫度傳感器連接至子系統(tǒng)B 中，溫度傳感器每隔一秒對室內(nèi)溫度采樣一次，微控制器讀取溫度數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給A 子系統(tǒng)，A 子系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)并通過CAN 總線發(fā)送至PC 端。

　　PC 端使用Visual Basic 6.0 編寫上位機(jī)程序，上位機(jī)將溫度數(shù)據(jù)繪制成曲線并寫入文本。溫度曲線如圖8 所示，其中溫度值的精度為1 攝氏度。通過對溫度曲線圖和文本數(shù)據(jù)的對比觀察，發(fā)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)無異常， 數(shù)據(jù)沒有出現(xiàn)丟失情況。

　　5 結(jié)語

　　本文利用了CAN 總線取代RS-485 總線，克服了后者存在的缺點(diǎn)。同時(shí)還使用了無線技術(shù)，在減少大量布線工作的同時(shí)，充分利用了nRF24L01 多點(diǎn)通訊的功能。在系統(tǒng)搭建完成后，筆者對系統(tǒng)進(jìn)行了長時(shí)間測試。測試結(jié)果表明：數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，可靠，實(shí)時(shí)性高，克服了傳統(tǒng)基于RS485 總線設(shè)計(jì)的RFID 收費(fèi)系統(tǒng)的缺陷，具有較強(qiáng)的使用價(jià)值。