用低功耗RF芯片與超低功耗MCU組合

　　用CC1100構(gòu)建有源RFID平臺的應(yīng)用舉例——高性能RF無線數(shù)據(jù)傳輸

　　無線通訊模塊采用透明模式進行通訊，即所收即所發(fā)，具有通訊距離遠、低功耗、接口靈活等優(yōu)點，使用者無需編碼和控制。采用單片射頻集成電路及單片機MCU的無線模塊，外圍電路小，但可靠性高，故障率低，方便模組，應(yīng)用廣泛，適合一般有線系統(tǒng)的升級置換，如用于水、氣、熱、電計量表具無線遠傳自動抄表，無線溫濕度控制，設(shè)備監(jiān)控等。圖3為高性能RF無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)方案框圖。產(chǎn)品具有CC1100特性外其通信距離(視距)大于300米,工作電壓為+3.0V。

　　圖3為高性能RF無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)方案框圖

　　用CC2500構(gòu)建有源RFID平臺的應(yīng)用舉例-高速公路路徑識別系統(tǒng)

　　該方案由CC2500射頻收發(fā)機作為無線傳感器與作為核心的超低功耗微控制器MSP430F14X及作為卡片用的MSP430F2012等主要芯片構(gòu)成高速公路路徑識別系統(tǒng)，即RSU路邊單元讀卡系統(tǒng)。

　　車上的無線卡片采用CR2032電池供電，通過內(nèi)部ADC10定時檢測內(nèi)部電壓狀況，一端口控制LED進行電壓狀態(tài)指示，靜態(tài)功耗小于3μA，壽命可達1年以上;內(nèi)部Timer-A定時啟動CC2500進入接收狀態(tài)接收RSU命令發(fā)射車輛ID號、車牌號等信息。安裝在高速公路口的RSU單元在通過車輛檢測裝置檢測到有車輛經(jīng)過的時候由內(nèi)部SPI接口控制CC2500向外發(fā)送要求車輛反饋信息的命令，在RSU單元接收到車輛信息校對完成后，將車輛信息通過內(nèi)部SPI接口存貯于EEPROM, 同時將信息通過GPS傳輸給公路管理部門記錄該車輛進入高速的位置，在車輛從高速出口出來時,安裝在出口處的RSU同樣檢測并記錄出口的位置，從而統(tǒng)計出該車所行駛的路段并計算各省段過路費用分攤給各個管轄省區(qū)。MSP430內(nèi)部的WDT或者Basic-Timer可設(shè)置軟件陷阱，修復(fù)錯誤狀況，保證整個考勤系統(tǒng)正常運行。內(nèi)置的BOR模塊實時監(jiān)控外部電源，保證單片機正常工作，避免因外部電源變化大導(dǎo)致的內(nèi)部溝閃存或RAM數(shù)據(jù)改寫等情況發(fā)生，增強了整個系統(tǒng)的安全性。除此之外CC2500的應(yīng)用范圍還可在無線游戲控制器、無線鍵盤/鼠標、消費電子產(chǎn)品、無線音頻與運動及休閑設(shè)備上應(yīng)用。

　　CC2500是高度集成、多通道RF收發(fā)機，設(shè)計用于2.4GHz 1SM頻帶內(nèi)的低功耗無線應(yīng)用。

　　無源RFID

　　無源RFID接收讀寫器發(fā)射的信號并對其進行調(diào)制后反射給讀寫器(見圖4)，本射頻卡通信模塊(可用TRF7960)是基于13.56MHz頻率的非接觸卡讀寫模塊，可支持TI公司的Tag-it HF-1全系列卡片，符合S014443標準的高頻非接觸卡片。

　　圖4 無源RFID框圖

　　用TRF7960構(gòu)建 SD卡接口HF(1 3.56MHz)讀頭

　　TRF7960/1射頻識別(RFID)讀取器是高度集成、多標準模擬前端及數(shù)據(jù)成幀系統(tǒng)，用于13.56MHzRFID讀取器。其內(nèi)置的編程選項使其成為各種應(yīng)用的理想選擇，包括近距離或近程的RFID系統(tǒng)。

　　在RFID系統(tǒng)的應(yīng)用中讀頭是非常重要的環(huán)節(jié)，在性能上，需要考慮讀頭識別Tag(標簽)的距離和需要考慮讀寫Tag的可靠性和安全性以及同時識別多個Tag時的防碰撞問題。在應(yīng)用中，需要考慮讀頭對外數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)存儲的便捷性。當(dāng)然在許多應(yīng)用中，讀頭設(shè)計還需要考慮低功耗性能。HF(13.56MHz)在RFID系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，HF有兩種標準，S015693，IS014443-A/B，這兩種標準都有非常高的可靠性和安全性，尤其是1S014443-B的協(xié)議可應(yīng)用在銀行、金融等安全性等級很高的場合。HF讀頭通常可以同時識別幾十個Tag，所以能實現(xiàn)較好的防碰撞設(shè)計。

　　圖5中TRF796x系列是TI的HF讀頭芯片，同時涵蓋了IS015693+ IS014443-A/B這兩種協(xié)議，TRF796x內(nèi)置LDO時鐘輸出功能，不但可以省去外部LDO和MCU工作晶體的成本，同時由于內(nèi)置LDO的優(yōu)秀的PSRR性能，可極大的抑止其他電路對RF電路的影響，提升RF性能，增強讀寫TAG的距離。利用TRF796x的低功耗性能以及微指控制器MSP430系列的超低功耗特性，則可以實現(xiàn)微功耗HF讀頭的設(shè)計，靜態(tài)電流小于2μA，對于手持讀頭系統(tǒng)，這是一個非常好的特性。利用MSP430的高性能，我們可以輕松實現(xiàn)SD卡的接口，使得SD存儲這種小體積，大容量的，便攜的數(shù)據(jù)存儲及傳輸方式可以用到RFID的系統(tǒng)。

　　圖5 微功耗HF(1 3.56MHz)讀頭組成框圖

　　同樣由TRF796x系列利用SP3232，可以輕松實現(xiàn)從UART到RS-232的轉(zhuǎn)換，通過RS-232實現(xiàn)與計算機或其他主機設(shè)備通訊, 實現(xiàn)RS-232接口的HF(13.56MHz)讀頭方案;用TUSB3410，我們可以輕松實現(xiàn)從UART到USB的轉(zhuǎn)換，通過USB實現(xiàn)與計算機或其他USB主機設(shè)備通訊,實現(xiàn)USB接口的HF(13.56MHz)讀頭方案。

　　用TRF7960構(gòu)建智能鎖

　　該方案采用超低功耗單片機MSP430F2232為核心結(jié)合TRF7960智能卡讀頭和13.56MHz高頻卡片實現(xiàn)門鎖的感應(yīng)式智能控制。圖6為用TRF7960構(gòu)建智能鎖方案示意圖。

　　圖6 為用TRF7960構(gòu)建智能鎖方案示意圖

　　該方案采用干電池供電，片內(nèi)12位A/D定時采集內(nèi)部電壓狀況，一端口控制LED進行電壓狀態(tài)指示和認證指示，靜態(tài)功耗小于3μA，最大限度的延長了電池的使用壽命，無需經(jīng)常更換電池;片內(nèi)定時器Timer_A定時啟動TRF7960無源卡片讀頭感應(yīng)外部卡片和讀取信息，TRF7960讀取的卡片信息通過SPI接口傳輸紿MCU進行數(shù)據(jù)處理和身份驗證：卡片識別驗證通過后，MCU控制電機驅(qū)動器BA6289;驅(qū)動電機打開門鎖，同時蜂鳴器和LED燈閃爍指示;在門處于敞開狀態(tài)時，MCU實時檢測門鎖狀態(tài)，報警提醒關(guān)閉門鎖，避免不必要的財物損失：卡片的驗證信息等存貯于外部EEPROM (CAT24C128型),隨時調(diào)用該方案13.56MHz的無源卡片基于IS01 5693協(xié)議，識別距離可達10cm左右，具有讀卡功耗低、感應(yīng)距離遠、性能穩(wěn)定、體積小、性價比高等特點，是新一代家用和商用智能鎖的最佳選擇方案。