RFID讀寫器的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用9 V電池供電，并通過STANDBY端進(jìn)行省電模式的控制。同時通過橋式二極管來增強(qiáng)讀寫距離。
通過調(diào)整Rf引腳所接電阻的大小，可以將內(nèi)部振蕩頻率固定在150 kHz，然后通過天線驅(qū)動器的放大作用，在天線附近形成150 kHz的射頻場，當(dāng)射頻卡進(jìn)入該射頻場內(nèi)時，由于電磁感應(yīng)的作用，在射頻卡的天線端會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，該感應(yīng)電勢也是射頻卡的能量來源。
數(shù)據(jù)寫入射頻卡采用場間隙方式，即由數(shù)據(jù)的“O”和“1”控制振蕩器的啟振和停振，并由天線產(chǎn)生帶有窄間歇的射頻場，不同的場寬度分別代表數(shù)據(jù)“O”和“1”，這樣完成將基站發(fā)射的數(shù)據(jù)寫入射頻卡的過程，對場的控制可通過控制芯片的第6腳(CFE端)來實(shí)現(xiàn)。
由射頻卡返回的數(shù)據(jù)流可采用對射頻卡天線的負(fù)載調(diào)制方式來實(shí)現(xiàn)。射頻卡的負(fù)載調(diào)制會在基站天線上產(chǎn)生微弱的調(diào)幅，這樣，通過二極管對基站天線電壓的解調(diào)即可回收射頻卡調(diào)制數(shù)據(jù)流。應(yīng)當(dāng)說明，與U2270B配套的射頻卡返回的數(shù)據(jù)流采用的是曼徹斯特編碼形式。由于U2270B不能完成曼徹斯特編碼的解調(diào)，因此解調(diào)工作必須由微處理器來完成，這也是U2270B的不足之處。

3 射頻卡模塊
射頻卡選用的EM4100卡是由瑞士微電生產(chǎn)的一款用于只讀射頻卡信息傳輸?shù)募尚酒?。射頻卡由IC芯片、感應(yīng)線圈組成，COIL1與COIL2為感應(yīng)線圈接口。全波整流電路、Csup可以將線圈感應(yīng)產(chǎn)生的能量保存供給芯片作為工作電源；時鐘選取電路將篩選頻率125 kHz的載波作為時序發(fā)生電路的基準(zhǔn)時鐘源；內(nèi)存中64位數(shù)據(jù)依次串行輸出，通過編碼模塊輸出曼徹斯特碼；最后信號通過調(diào)制電路再由感應(yīng)線圈發(fā)射出去。圖4為EM4001芯片內(nèi)部功能圖。

EM4100全部的數(shù)據(jù)位為64位，它包含9個開始位(其值均為‘1’)、40個數(shù)據(jù)位(8個廠商信息位+32個數(shù)據(jù)位)、14個行列奇校驗(yàn)位(10個行校驗(yàn)+4個列校驗(yàn))和1個結(jié)束停止位。EM4100在向讀卡機(jī)或PC機(jī)傳送信息時，首先傳送9個開始位，接著傳送8個廠商信息或版本代碼，然后再傳送32個數(shù)據(jù)位。其中15個校驗(yàn)以及結(jié)束位用于跟蹤包含廠商信息在內(nèi)的40位數(shù)據(jù)。當(dāng)EM4001上電初始化后，便依次將這64位數(shù)據(jù)反復(fù)輸出，直到卡片離開基站讀寫器失電為止。圖5為EM4100芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)信息采用曼徹斯特編碼，然后調(diào)制到載波上，影響感應(yīng)線圈工作。數(shù)據(jù)“O”對應(yīng)著電平下跳，數(shù)據(jù)“1”對應(yīng)著電平上跳。

5 SD卡控制模塊
SD卡有兩種總線協(xié)議，SD協(xié)議和SPI協(xié)議。現(xiàn)在絕大部分微控制器都集成SPI接口，所以利用這種方式與SD卡通信相對簡單方便，但SPI協(xié)議在數(shù)據(jù)交換時只允許1位數(shù)據(jù)串行傳輸，所以速度受到限制。在SD協(xié)議下，允許強(qiáng)大的1線到4線數(shù)據(jù)傳輸，這樣就提高了傳輸速度。但SD總線時序要求嚴(yán)格，如果用軟件模擬不僅復(fù)雜繁瑣，而且可靠性也不高，W86L388D支持SD方式的4線數(shù)據(jù)傳輸，并且根據(jù)所收到的命令能自動產(chǎn)生相應(yīng)的SD時序，從而方便用戶的使用，提高了系統(tǒng)的性能。
W86L388D為臺灣華邦公司的SD卡橋接芯片。W86L388D有8位數(shù)據(jù)與16位數(shù)據(jù)寬度可以選擇，并且有專門的端口進(jìn)行SD卡的檢測與讀寫保護(hù)。W86L388D的工作電壓為3．3 V，所以在與89S52單片機(jī)進(jìn)行通信的時候必須經(jīng)過一個470Ω的電阻進(jìn)行分壓處理。W86L388D的電路圖如圖7所示。

6 結(jié) 語
射頻識別技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)自動化且不易損壞，可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個射頻卡，操作快捷方便。所以，目前已經(jīng)廣泛使用，準(zhǔn)備接替許多人工完成的工作程序。
讀卡器的設(shè)計(jì)主要用軟件來實(shí)現(xiàn)射頻信號的調(diào)制和解調(diào)，以實(shí)現(xiàn)對Teinic卡片的讀和寫操作。利用CH375芯片來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的uSB通信及數(shù)據(jù)的傳輸，利用SD卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及原始數(shù)據(jù)庫的存儲，同時利用SD卡橋接芯片W86L388D來實(shí)現(xiàn)簡單便捷的SD卡SD模式的通信操作。