一種基于RFID的控制閥系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5)最大塊，為了保證信息的完整性和保護(hù)密碼不被竊取，最大塊取6。

6)PWD，為了防止ATA5567被惡意改寫(xiě)，密碼是一定需要的，即該位為1。

7)ST是為了方便以同步頭的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取。

2.2 ATA5567數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和編碼格式

對(duì)于ATA5567能操作的其實(shí)只有block0-block7，這幾塊的格式是一樣的，只不過(guò)block0作為控制塊，block7作為密碼塊，所以實(shí)際上真正能存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)的只有block1-block6，共有6個(gè)塊。

ATA5567的編碼方式設(shè)定為曼切斯特編碼。曼切斯特編碼是基帶傳輸中廣泛應(yīng)用的一種數(shù)據(jù)傳輸編碼方式，這種編碼通常用于局域網(wǎng)傳輸，是一種自同步法編碼方式。在數(shù)據(jù)信號(hào)的波形中既有同步時(shí)鐘信號(hào)又有數(shù)據(jù)信號(hào)。在調(diào)制電路輸出的波形中，數(shù)據(jù)“1”對(duì)應(yīng)著曼切斯特編碼(下面簡(jiǎn)稱(chēng)“曼碼”)電平的上跳沿，數(shù)據(jù)“0”對(duì)應(yīng)著曼碼電平的下跳沿。在所接收的一系列曼碼數(shù)據(jù)，注意空跳變，假定兩個(gè)相鄰bit的間隔時(shí)間是1P。若兩個(gè)相鄰bit代表的數(shù)據(jù)極性相同(同為0或者同為1)，那么在這兩個(gè)bit傳送之間，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)預(yù)備性的非數(shù)據(jù)跳變。

根據(jù)上跳，下跳和空跳來(lái)分辨數(shù)據(jù)是“0”或者“1”，通過(guò)下圖的圖解可以發(fā)現(xiàn)，如果通過(guò)定時(shí)器捕獲，最少會(huì)得到兩種時(shí)間間隔，一種為一個(gè)整傳送周期(256/μs)，另一種為半個(gè)傳送周期(128μs)

2.3 ATA5567寫(xiě)卡規(guī)則

在ATA5567卡片內(nèi)部有一個(gè)寫(xiě)解碼器，該解碼器采用脈沖間隔編譯碼技術(shù)。在寫(xiě)卡期間，寫(xiě)解碼器會(huì)檢查寫(xiě)數(shù)據(jù)流是否有效，并檢測(cè)場(chǎng)中斷間隔。

寫(xiě)卡的首要工作是確定寫(xiě)卡的時(shí)間間隔，結(jié)合上表中官方給出的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，選擇時(shí)間如表1所示。

確定寫(xiě)卡時(shí)間間隔之后，還要確定寫(xiě)卡的命令。在使用一張從市場(chǎng)上買(mǎi)的新卡前，首先要做的就是在Block7當(dāng)中寫(xiě)入32位秘鑰數(shù)據(jù)，然后初始化Block0為0x800880d8，寫(xiě)卡的命令及格式如下。

1)標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)命令格式如表2所示。

此時(shí)的寫(xiě)卡為“Standard Write”模式，由于能操作的只有第0頁(yè)，所以p取0;

2)保護(hù)寫(xiě)命令格式如表3所示。

初始化block0之后，寫(xiě)卡操作變?yōu)?ldquo;Protected Write”模式，具體操作與“Standard Write”模式類(lèi)似，唯一的不同點(diǎn)便是在寫(xiě)入數(shù)據(jù)之前必須先寫(xiě)入block7中存儲(chǔ)的秘鑰，如果秘鑰不對(duì)，則卡進(jìn)入其他狀態(tài)，這里不再贅述。

2.4 ATA5567讀卡規(guī)則和算法實(shí)現(xiàn)

對(duì)于ATA5567，讀卡命令如表4所示。

由于PWD位已經(jīng)置為1，所以選擇第一種格式，寫(xiě)命令與之前講述的寫(xiě)數(shù)據(jù)類(lèi)似，此處不再講述。

發(fā)完寫(xiě)命令后，Nano110單片機(jī)會(huì)捕獲到數(shù)據(jù)，這些時(shí)間間隔數(shù)據(jù)是獲取二進(jìn)制數(shù)據(jù)來(lái)源。根據(jù)ATA5567數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和編碼格式，讀卡算法如下：

算法的核心是ReadNumber()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，由于在發(fā)送完命令之后，ATA5567會(huì)根據(jù)發(fā)送命令中的地址信息，循環(huán)發(fā)送所選地址存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)。由于每個(gè)block中存儲(chǔ)了32 bit的數(shù)據(jù)，實(shí)際上轉(zhuǎn)換為曼碼對(duì)應(yīng)的波形最多有64個(gè)跳變，所以采集到的128個(gè)數(shù)據(jù)中一定至少有一個(gè)所需數(shù)據(jù)的完整遍歷。這時(shí)同步碼也包括在128個(gè)數(shù)據(jù)之中，通過(guò)同步碼來(lái)確定block中數(shù)據(jù)的起始位。同步碼的波形如圖8所示。

同步碼在所捕獲的數(shù)據(jù)中體現(xiàn)為：256或128，128，384，128(單位均為μs)。用圖4中的表示方式，上面的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)分別為1P或0.5P，0.5P，1.5P，0.5P。因?yàn)樵趯?shí)際中的波形經(jīng)過(guò)調(diào)制后不可能為完美的方波，波形的好壞與標(biāo)簽和天線(xiàn)的距離有很大關(guān)系，此外還跟所選器件的精度、MCU的定時(shí)器捕獲精度有關(guān)，所以允許捕獲的數(shù)據(jù)有誤差。定時(shí)器捕獲數(shù)據(jù)完成后，要進(jìn)行解碼，這里定義了兩個(gè)數(shù)組array[128]，bit_array[32]，前者用來(lái)存放捕獲的數(shù)據(jù)，后者存放解碼后的數(shù)據(jù)，找到同步碼形后1.5P的時(shí)長(zhǎng)對(duì)應(yīng)array[bitnum]，bitnu m1的初始值為0。

程序執(zhí)行完畢后，bit_array[]數(shù)組中就存儲(chǔ)了某個(gè)block對(duì)應(yīng)的32bit的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可以根據(jù)需要將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制或者十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)，因?yàn)樾枰诟鱾€(gè)block中存儲(chǔ)時(shí)間、日期、金額、流量(熱量)等信息，這里需要將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中主要針對(duì)預(yù)付費(fèi)的表類(lèi)(熱表、水表、氣表、電表)，提出了一種低成本、低功耗、高可靠性的解決方案。由于篇幅所限，著重介紹了無(wú)需解碼芯片的RFID解碼電路的構(gòu)成，提出了一種針對(duì)ATA5567的高效的編解碼方案，這是整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的核心。對(duì)于系統(tǒng)而言，大部分時(shí)間處于非工作狀態(tài)，可以使其進(jìn)入PowerDown模式(ARM架構(gòu)MCU具有的功能)，以節(jié)省電力。另外出于對(duì)數(shù)據(jù)備份和保護(hù)的目的，可以在系統(tǒng)里加入單獨(dú)的存儲(chǔ)單元，如SPI-Flash或者EEPROM，以期在設(shè)備損毀等場(chǎng)合盡最大可能的減少用戶(hù)的損失。在某些場(chǎng)合下，如果需要組網(wǎng)，除了使用RS-485外還可以使用以太網(wǎng)或者無(wú)線(xiàn)方式(如433 MHz)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)與局域管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)接。