RFID 射頻讀寫器的設(shè)計與方案

RFID 技術(shù)正在迅速成熟，許多國家都將它作為一項重要產(chǎn)業(yè)予以積極推動。就目前來看，中國無源超高頻發(fā)展還處于初級階段，亟待突破核心技術(shù)，不僅需要完善商業(yè)模式更需要創(chuàng)新，要想無源超高頻市場發(fā)展，必須有效地解決核心問題。本文為射頻通信系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了一種可行的解決方案。

    1 系統(tǒng)整體設(shè)計

    本文選用的是C8051F310 微控制器和FM1702SL 讀寫芯片。C8051F310 具有10 位轉(zhuǎn)換速率可達(dá)200 ksps 的ADC，高速8051微控制器內(nèi)核，29/25 個端口I/O 等特點；非接觸式讀卡芯片F(xiàn)M1702SL 是基于ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)的，可滿足的加密算法有很多種，支持13.56 MHz 下的非接觸通信協(xié)議TYPEA。

    讀寫器將要發(fā)射的信息編碼后加載在13.56 MHz 的射頻載波上，通過天線向外發(fā)送，并形成一個穩(wěn)定的電磁場，為RFID標(biāo)簽提供能量。當(dāng)RFID 電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作區(qū)時，卡內(nèi)天線接收此信號和能量，標(biāo)簽被激活。標(biāo)簽芯片對此信號做出判斷，如為有效信令，則從存儲器中讀取有關(guān)信息，并通過卡內(nèi)天線發(fā)射出去。天線收到此信號，F(xiàn)M1702SL 內(nèi)部接收器對信號進(jìn)行檢測和解調(diào)并根據(jù)寄存器的設(shè)定進(jìn)行處理，之后送至主機(jī)系統(tǒng)。主機(jī)系統(tǒng)判斷出該標(biāo)簽是否合法，做出相應(yīng)處理，隨后發(fā)出指令到讀寫器。

    2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

    2.1 整體電路設(shè)計

    外部電源為220 V 交流電，通過開關(guān)電源將其穩(wěn)壓在5 V，給電路板供電。由于C8051F310 單片機(jī)的供電電壓為2.7 V~3.6V，射頻讀寫芯片F(xiàn)M1702SL 的供電電壓為3 V~5 V，所以用一片AMS1117 穩(wěn)壓器，將電壓穩(wěn)定在3.3 V 供電。RS232 通過SP3232 實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，與C8051F310 相連接，C8051F310 單片機(jī)通過SPI 口與FM1702SL 相連接，進(jìn)而對讀寫芯片進(jìn)行控制。FM1702SL 再與天線相連接實現(xiàn)信號的發(fā)送與接收。

    總之，該系統(tǒng)主要由電源模塊、串口通訊模塊、MCU 模塊、FM1702SL 接口模塊和天線匹配電路模塊組成。

    2.2 FM1702SL 電路設(shè)計

    FM1702SL 是高集成度的芯片，其外圍電路需要幾個退耦電容和一個晶振以及一個0 Ω 電阻即可。本系統(tǒng)采用PCB 天線設(shè)計，F(xiàn)M1702SL 電路如圖1 所示。

                圖1 FM1702SL 電路

    3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

    首先對C8051F310 和FM1702SL 初始化，然后執(zhí)行檢測命令進(jìn)行尋卡，如果有卡進(jìn)入，判斷信令是否有效，如為有效信令就進(jìn)行防沖突機(jī)制，選擇卡片，再進(jìn)行認(rèn)證，通過之后進(jìn)行讀卡、寫卡、停止等操作，依此循環(huán)。部分程序的子函數(shù)如下：

    char PcdRequest(unsigned char req_code,unsigned char*pTagType)

    // 防沖撞

    //input: g_cSNR= 存放序列號(4byte) 的內(nèi)存單元首地址

    //output:status=MI_OK: 成功

    // 得到的序列號放入指定單元

    char PcdAnticoll(unsigned char *pSnr)

    // 選定一張卡

    4 結(jié)束語

    本文使用C8051F310 和FM1702SL 實現(xiàn)了射頻通信系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，論述了主要電路的設(shè)計原理，介紹了部分程序的設(shè)計。本文射頻讀寫器的設(shè)計具有實際意義。射頻識別技術(shù)也是物聯(lián)網(wǎng)的核心研究內(nèi)容之一，本文的研究對物聯(lián)網(wǎng)研究也有著重要的指導(dǎo)意義。
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