無線動物識別和跟蹤管理系統(tǒng)的設計

射頻電子標簽通過射頻電路檢測到便攜式手持讀寫器發(fā)出的信號后進行解調(diào)，再把有效信息傳輸給標簽內(nèi)的單片機；而便攜式手持讀寫器接收數(shù)據(jù)信息的過程剛好與發(fā)送時相反，即射頻電子標簽要對發(fā)送的信號進行調(diào)制，便攜式手持讀寫器則對其進行解調(diào)，再把有效信息傳輸給便攜式手持讀寫器內(nèi)部的單片機。以上工作主要由射頻芯片實現(xiàn)，本設計采用EM4469芯片。

EM4469主要特點及原理框圖

EM4469是Microelectronic公司推出的一種工作頻率為100~150kHz的具有讀/寫功能的非接觸式RFID射頻芯片，可以較低的功耗提供多種數(shù)據(jù)傳輸率和數(shù)據(jù)編碼方式。該射頻芯片不僅兼容ISO11784/11785標準，而且還符合ISO FDX/B動物識別標準，因此被廣泛應用于各種應用管理系統(tǒng)中，尤其是動物識別和跟蹤管理中。其主要特點如下：

容量為512位EEPROM，分為16扇區(qū)，每區(qū)32位。
具有32位密碼讀寫保護。
每張卡都有32位唯一的ID碼。
具有10位用戶碼。
兼容ISO11784/11785標準。
EM4469的鎖定位可以將EEPROM的數(shù)據(jù)塊轉變成只讀模式。
具有Manchester、miller、Bi-phase、PSK、FSK等多種編碼形式。
具有多種數(shù)據(jù)傳輸速率(從1-32K波特)。
工作頻率范圍10～105kHz。
有片內(nèi)整流器和限壓器。
額定工作溫度為-40℃～85℃。
超低功耗。
EM4469片內(nèi)集成的諧振電容多種可選(33opF，250pF，75pF)。
圖２為EM4469芯片的原理框圖。其中，時鐘解壓器的作用是產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，其頻率與射頻磁場的頻率相適應，邏輯模塊內(nèi)的時序發(fā)生器將利用系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生內(nèi)部時序。數(shù)據(jù)解壓器的作用是探測天線端信號的存在時間周期，它可以監(jiān)測到磁場停止時間是否長過數(shù)據(jù)提取時限TMONO。調(diào)制器由邏輯模塊驅動，當其處于開狀態(tài)時，將消耗天線兩端大的電流，從而調(diào)制射頻磁場。邏輯電路由控制器、配置寄存器、時序發(fā)生器、編碼器和命令解碼器等多個子模塊組成，它的作用是控制IC的狀態(tài)、產(chǎn)生工作時序信號、編碼和解碼數(shù)據(jù)以及讀寫EEPROM數(shù)據(jù)等。

EM4469射頻芯片的存儲結構
512位的EEPROM存儲空間，被分成16個扇區(qū)(編號為0-15)，每個扇區(qū)有32位(編號為0-31)，讀寫時按低位優(yōu)先的原則進行，總是從LSB開始。其中第0和第1扇區(qū)由芯片生產(chǎn)廠商定義為只讀扇區(qū)，芯片的類型、版本、用戶代碼和唯一序列號(UID)都寫在這兩個扇區(qū)中；第2，3，4三個扇區(qū)是內(nèi)部管理塊，用來定義器件的操作選項(輔助管理字段)，它們由密碼塊、保護字塊和配置字塊組成；剩下的11個扇區(qū)(5-15)是用戶可以自由使用的空間(共352位)。EM4469的存儲器結構如表1所示。

便攜式手持讀寫器的設計