射頻識別技術(shù)軟硬件系統研制
加入技術(shù)交流群
0 前 言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/157988.htm射頻識別(即 Radio Frequency Identification，以下簡(jiǎn)稱(chēng)RFID)技術(shù)是從九十年代興起的一項自動(dòng)識別技術(shù)。它利用無(wú)線(xiàn)射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達到識別目的并交換數據。與磁卡、IC卡等接觸式識別技術(shù)不同，RFID系統的電子標簽和讀寫(xiě)器之間無(wú)須物理接觸就可完成識別，因此它可實(shí)現多目標識別、運動(dòng)目標識別，可在更廣泛的場(chǎng)合中應用。本文研制的射頻識別系統和相應的數據校驗算法是對射頻識別技術(shù)的一次成功嘗試。
1 射頻識別原理
典型的RFID 系統由電子標簽(Tag)，讀寫(xiě)器(Read/Write Device)以及數據交換、管理系統等組成。電子標簽也稱(chēng)射頻卡，它具有智能讀寫(xiě)及加密通信的能力。讀寫(xiě)器由無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、天線(xiàn)、控制模塊及接口電路等組成。射頻識別是無(wú)源系統，即電子標簽內不含電池，電子標簽工作的能量是由讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻脈沖提供。電子標簽接收射頻脈沖，整流并給電容充電。電容電壓經(jīng)過(guò)穩壓后作為工作電壓。數據解調部分從接收到的射頻脈沖中解調出數據并送到控制邏輯?？刂七壿嫿邮苤噶钔瓿纱鎯?、發(fā)送數據或其它操作。EEPROM用來(lái)存儲電子標簽的ID號及其它用戶(hù)數據。
2 射頻識別系統設計
目前各大芯片廠(chǎng)商都開(kāi)發(fā)了用于射頻識別的ASIC（數字模擬邏輯混合型專(zhuān)用電路），本文研制的射頻識別系統是基于德州儀器公司的TMS3705基站芯片，由基站芯片設計基站發(fā)射和接收電路，同時(shí)設計基站天線(xiàn)?；赥MS3705基站芯片搭建射頻基站,臺灣聯(lián)陽(yáng)電子提供了基于TMS3705的射頻基站模塊RFM001.
圖1 基站芯片及射頻基站模塊
射頻卡發(fā)射數據后由射頻基站天線(xiàn)接收，由基站處理后經(jīng)基站的輸出腳把得到的數據流發(fā)給微處理器的輸入口?；局煌瓿尚盘柕慕邮蘸驼鞴ぷ?，而信號的解調解碼的工作由微處理器來(lái)完成。微處理器要根據輸入信號在高電平、低電平的持續時(shí)間來(lái)模擬時(shí)序進(jìn)行解碼操作?，F在比較流行的編碼方法有Mancheester編碼，Biphase編碼。
本系統是基于TMS3705基站芯片的射頻識別系統，所采用的射頻卡是RFM001讀寫(xiě)卡，要想正確的完成射頻識別系統的開(kāi)發(fā)，必須了解所使用的射頻卡的讀寫(xiě)特性。這些特性包括：EEPROM的存儲分配、卡的同步信號、發(fā)射頻率、卡控制邏輯、寫(xiě)卡以及其他卡操作的命令格式等。
2.1 數據在RFM001射頻卡中的存儲格式
包含Start byte共有14bytes數據
第1個(gè)字節 | 起始字節FEH |
第2-11個(gè)字節 | 用戶(hù)數據區 |
第12個(gè)字節 | 停止字節FEH |
第13、14個(gè)字節 | 第13個(gè)byte=第2個(gè)byte;第14個(gè)byte=3byte |
用戶(hù)數據區共有10個(gè)字節，建議采用對數據進(jìn)行CRC校驗，故建議第2-9 byte為用戶(hù)數據區，第10、11 byte為CRC校驗碼。
以下給出基站讀取數據的時(shí)序(如圖2)，由射頻卡發(fā)出的數據采用FSK調制。
圖3 1個(gè)字節的傳輸格式
每個(gè)Byte的格式如圖3，由10 bits組成，第一個(gè)bit是START bit 固定為 HI，最后一個(gè)bit是Stop bit 固定為L(cháng)OW，第2-9 bit 實(shí)際發(fā)送的數據(最先收到的bit為L(cháng)SB)，由于是負邏輯數據需要反相處理 (LOW=1、HI=0).
2.2 RFM001射頻卡寫(xiě)入格式
要將用戶(hù)數據寫(xiě)入RFM001射頻卡，必須遵循下列格式。
數據功能 | 數據位置 | 數據值 | 持續時(shí)間 |
寫(xiě)操作命令 | 第1 byte | BBH | 16 ms |
寫(xiě)操作密碼 | 第2 byte | EBH | 16 ms |
寫(xiě)入數據 | 第3-12 byte | 10 byte用戶(hù)數據 | 160 ms |
結束標志 | 第13 byte | 00H | 16 ms |
結束標志 | 第14 byte | 03H | 16 ms |
用戶(hù)數據區的數據可由用戶(hù)完全決定，但建議采用2 byte校驗碼的CRC校驗來(lái)校驗數據。所以對于10個(gè)byte的用戶(hù)數據，前面8個(gè)字節作為用戶(hù)數據，后面2個(gè)字節作為用戶(hù)數據的CRC校驗碼。
對于一位的寫(xiě)入采用的是脈寬調制，根據占空比的不同來(lái)確定是寫(xiě)入1還是寫(xiě)入0，具體占空比見(jiàn)圖4.
圖4 位寫(xiě)入方式
2.3 射頻識別系統硬件設計
射頻識別系統主要硬件組成是由單片微處理器構成射頻信號的解碼模塊，其主要構成如下框圖，其中通過(guò)RS232串行通訊將數據交給PC機進(jìn)行處理。
圖5 射頻識別系統硬件框圖
2.4 射頻識別系統軟件設計
射頻識別系統的軟件設計，其核心部分是射頻卡發(fā)出的射頻信號的讀取和用戶(hù)數據的寫(xiě)入射頻卡。
評論