一種新型RFID收費系統設計方案

　　2.4.2 nRF24L01 硬件接口連接。

　　如圖5 所示，單片機通過(guò)模擬SPI 總線(xiàn)時(shí)序和nRF24L01 進(jìn)行通信。其外部中斷管腳IRQ 和單片機的P3.2（外部中斷0）相連。

圖5 nRF24L01 接口連接示意圖

　　2.5 RFID 模塊

　　2.5.1 MF RC500 芯片介紹。

　　RFID 模塊選用飛利浦公司的MF RC500,它是目前廣泛使用的RFID 芯片之一。MF RC500 支持ISO14443A協(xié)議，支持MIFARE 雙接口卡，內部有高集成度模擬電路用于應答卡的解調和解碼，具有64 字節收發(fā)FIFO 緩沖區和非易失性密鑰存儲器。此外，有專(zhuān)用的中斷管腳，支持6 個(gè)中斷源，可向MCU 發(fā)出中斷信號。

　　2.5.2 MF RC500 硬件接口連接。

　　由圖6 所示， MCU 將MF RC500 中的寄存器作為外部RAM進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。INT 管腳懸空，不使用中斷功能。

圖6 MF RC500 接口連接示意圖

3 軟件系統設計

　　在初始化單片機程序中，子系統A 外部中斷設置為低電平觸發(fā)，子系統A 的中斷信號源由nRF24L01提供，當nRF24L01 收到數據后產(chǎn)生中斷信號，通知MCU 來(lái)讀取數據。子系統B 不使用中斷功能。

　　在初始化nRF24L01 程序中，子系統B 配置為發(fā)送模式，使用16 位CRC 校驗。使用自動(dòng)應答功能，數據通道0 被設置為接收應答信號，其數據通道0 的接收地址必須與發(fā)送端的地址相等，以此來(lái)保證能正確的收到應答信號。一個(gè)系統最多可以有六個(gè)子系統A 組成，這6 個(gè)子系統的發(fā)送地址不能重復。子系統A 配置為接收模式，使用16 位CRC 校驗，最多接收6 個(gè)通道的數據。這6 個(gè)接收地址和各子系統B 中的發(fā)送地址相等。

　　在初試化SJA1000 中，使用PliCAN 模式，波特率125Kbps,禁止接受和發(fā)送中斷；輸出控制寄存器配置如下：正常模式，TX 下拉，輸出控制極性。此外，需正確配置驗收代碼寄存器和驗收屏蔽寄存器，此配置用于CAN 總線(xiàn)仲裁功能的實(shí)現。

　　在初始化MF RC500 中，其主要設置如下：TX1和TX2 的輸出配置為13.56MHz 能量載波；解碼器的輸入源為內部解調器；使用Q 時(shí)鐘作為接收器時(shí)鐘；禁止發(fā)送和接收中斷；設置RxThreshold 寄存器值為0xFF,BitPhase 寄存器值為0xAD 等。

　　復位請求函數將在天線(xiàn)的有效范圍內搜索Mifare1 卡，如果有卡存在，將建立通信連接并讀取卡上的卡片類(lèi)型號TAGTYPE.防碰撞函數使MF RC500 在多張Mifare 1 卡選擇其中的一張?？ㄟx擇函數能夠和已知序列號的卡進(jìn)行通信。認證函數將Mifare 1 卡上的密碼和MF RC500 的EEPROM 中的密鑰進(jìn)行匹配。

　　只有匹配正確后，才能進(jìn)行對卡的讀寫(xiě)操作。發(fā)送停機指令設置Mifare 1 卡為HALT MODE.

　　CAN 函數用于將有關(guān)數據發(fā)送至PC 機。本次設計采用查詢(xún)方式以確保數據已經(jīng)發(fā)送。通過(guò)查詢(xún)狀態(tài)寄存器中的標志位TBS、TCS 和TS 即可確認是否數據發(fā)送完畢。類(lèi)似的，在無(wú)線(xiàn)函數中為確保數據已經(jīng)發(fā)送，通過(guò)查詢(xún)狀態(tài)寄存器中的TX_DS 即可。

圖7 子系統A 軟件流程

圖8 子系統B 軟件流程圖

　　4 系統測試

　　首先，對RFID 模塊進(jìn)行了測試。將MIFARE 1卡放入天線(xiàn)有效范圍內，對該卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作，并將相關(guān)數據顯示在液晶屏上。經(jīng)過(guò)該測試，RFID 模塊讀寫(xiě)正常。 隨后，測試該系統傳輸網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)性，本文以溫度數據的無(wú)線(xiàn)傳輸進(jìn)行測試。測量溫度的裝置為DS18B20 單線(xiàn)溫度傳感器。將該溫度傳感器連接至子系統B 中，溫度傳感器每隔一秒對室內溫度采樣一次，微控制器讀取溫度數據并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給A 子系統，A 子系統接收數據并通過(guò)CAN 總線(xiàn)發(fā)送至PC 端。

　　PC 端使用Visual Basic 6.0 編寫(xiě)上位機程序，上位機將溫度數據繪制成曲線(xiàn)并寫(xiě)入文本。溫度曲線(xiàn)如圖8 所示，其中溫度值的精度為1 攝氏度。通過(guò)對溫度曲線(xiàn)圖和文本數據的對比觀(guān)察，發(fā)現溫度數據無(wú)異常， 數據沒(méi)有出現丟失情況。

圖9 溫度曲線(xiàn)圖

　　5 結語(yǔ)

　　本文利用了CAN 總線(xiàn)取代RS-485 總線(xiàn)，克服了后者存在的缺點(diǎn)。同時(shí)還使用了無(wú)線(xiàn)技術(shù)，在減少大量布線(xiàn)工作的同時(shí)，充分利用了nRF24L01 多點(diǎn)通訊的功能。在系統搭建完成后，筆者對系統進(jìn)行了長(cháng)時(shí)間測試。測試結果表明：數據傳輸穩定，可靠，實(shí)時(shí)性高，克服了傳統基于RS485 總線(xiàn)設計的RFID 收費系統的缺陷，具有較強的使用價(jià)值。