RFID讀寫器的設(shè)計

摘 要：為了掌握RFID技術(shù)并應(yīng)用，介紹一個基于U2270B的125 kHz的射頻卡讀寫器。它主要用軟件實現(xiàn)射頻信號的調(diào)制和解調(diào)，進(jìn)而實現(xiàn)了對Temic卡讀和寫操作，且利用CH375芯片實現(xiàn)系統(tǒng)的USB通信及數(shù)據(jù)傳輸，及利用SD卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)及原始數(shù)據(jù)庫存儲，利用SD卡橋接芯片W86L388D實現(xiàn)簡單的SD卡SD模式通信操作。該讀卡器在解決實際問題時取得了很好的效果，相時于傳統(tǒng)條形碼識別有巨大優(yōu)勢，且引入USB和SD技術(shù)。
關(guān)鍵詞：RFID；USB；SD；U2270B；CH375；W86L388D；Temic；EM4100

O 引 言
射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)是利用感應(yīng)、電磁場或電磁波為傳輸手段，完成非接觸式雙向通信，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的一種自動識別技術(shù)。射頻識別卡最大的優(yōu)點就在于非接觸，因此完成識別工作時無須人工干預(yù)，適于實現(xiàn)自動化且不易損壞，可識別高速運動物體并可同時識別多個射頻卡，操作快捷方便。目前，射頻識別技術(shù)己經(jīng)廣泛使用，準(zhǔn)備接替目前許多人工完成的工作程序。
RFID技術(shù)是一個嶄新的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，它不僅涵蓋了射頻技術(shù)，還包含了射頻技術(shù)、密碼學(xué)、通信原理和半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，是一個多學(xué)科綜合的新興學(xué)科。因此，對RFID技術(shù)的認(rèn)識和研究具有深遠(yuǎn)的理論意義。隨著21世紀(jì)數(shù)字化時代的到來，基于遠(yuǎn)程信息化網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)和移動商務(wù)的社會需求，RFID技術(shù)智能管理系統(tǒng)將在各個領(lǐng)域中發(fā)揮巨大的作用。RFID技術(shù)正在成為一個新的經(jīng)濟增長點，在全球范圍內(nèi)蔓延開來，研究開發(fā)RFID技術(shù)有著巨大的經(jīng)濟效益和社會意義。
一個典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標(biāo)簽、讀寫器以及計算機系統(tǒng)等部分組成。其中RFID標(biāo)簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用以惟一標(biāo)識標(biāo)簽所附著的物體。與傳統(tǒng)的識別方式相比，RFID技術(shù)無需直接接觸、無需光學(xué)可視、無需人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并且認(rèn)為是條形碼標(biāo)簽的未來代替品。RFID系統(tǒng)的工作原理框圖如圖1所示。

讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號：當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作場時，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而RFID標(biāo)簽獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)出自身編碼等信息；讀寫器接收到來自標(biāo)簽的載波信號，對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼后送至計算機主機進(jìn)行處理；計算機系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號；RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。
RFID針對常用的接觸式識別系統(tǒng)的缺點加以改良，采用射頻信號以無線方式傳送數(shù)據(jù)資料，因此識別卡不必與讀卡機接觸就能讀寫數(shù)據(jù)資料。

1 系統(tǒng)總體簡介
本系統(tǒng)以AT89252單片機為控制核心，利用RFID讀寫基站U2270B對Temic公司的射頻卡(本系統(tǒng)使用EM4100卡)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。在通信方面使用USB高速通信接口，采用南京沁恒公司的USB主控芯片CH375。數(shù)據(jù)庫的存儲管理利用SD卡。系統(tǒng)總體框如圖2所示。

2 RFID讀寫模塊
U2270B的載波頻率為100～150 kHz，其調(diào)制方式為曼徹斯特碼和雙相位碼。U2270B的電源供給可為5 V的穩(wěn)壓電源或者是12 V的汽車蓄電池。它可以為RF場提供能量，其中在短距離運用時，外圍驅(qū)動電路簡單。U2270B還具有信號微調(diào)能力，而且其讀寫距離可達(dá)7～10 cm。U2270B還具有電壓輸出功能可以給微處理器或其他外圍電路供電。