可讀/寫(xiě)射頻卡芯片e5550及其應用

關(guān)鍵詞：讀／寫(xiě)；射頻卡；e5550

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１．１ ｅ５５５０的主要特點(diǎn)

ｅ５５５０是由美國ＴＥＭＩＣ和ＡＴＭＥＬ公司生產(chǎn)的低成本可讀／寫(xiě)射頻卡芯片。目前國內很多公司均可向用戶(hù)提供將ｅ５５５０封裝成標準射頻ＩＣ卡的服務(wù)。由于ｅ５５５０可以和低成本的射頻卡基站Ｕ２２７０Ｂ構成完整的射頻卡應用系統（關(guān)于Ｕ２２０Ｂ的介紹參見(jiàn)有關(guān)文章），且具有很高的性能價(jià)格比，因此在公交系統、餐飲服務(wù)系統等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。筆者將ｅ５５５０射頻卡應用到高校學(xué)生水電管理系統中，取得了良好的效果。ｅ５５５０的功能特點(diǎn)如下：

●采用低功耗、低電壓ＣＭＯＳ結構；

●采用非接觸電感耦合方式來(lái)獲取電源；

●工作頻率為１００～１５０ｋＨｚ；

●內含２６４位非易失性存儲器，其中２２４位可供用戶(hù)自由使用；

●具有存儲區塊保護和密碼保護功能；

●位傳送速率可選。根據需要可以選擇射頻頻率的８、１６、３２、４０、５０、６４、１００、１２８分頻速率進(jìn)行數據傳送；

●能提供二進(jìn)制碼、幅移鍵控、頻移鍵控、曼徹斯特編碼和雙相位碼多種調制方式；

●具有多種工作方式可供選擇。

１．２ ｅ５５５０的引腳功能

ｅ５５５０采用ＤＯＷ和ＳＯ８兩種封裝形式，采用ＳＯ８封裝的引腳排列如圖１所示，由于芯片的工作電源是通過(guò)連接在引腳１和引腳８的天線(xiàn)感應獲得的，因此將ｅ５５５０芯片封裝到卡內時(shí)，第２～７引腳是開(kāi)路的。ｅ５５５０的引腳功能描述見(jiàn)表１所列。

表1 e5550引腳功能描述

２　內部結構及工作模式設置

圖２是ｅ５５５０內部結構框圖，現將各主要功能模塊介紹如下：

２．１ ｅ５５５０的內部主要功能模塊

（１） 模擬信號處理前端

模擬信號處理前端一般與射頻卡天線(xiàn)直接連接，它通過(guò)射頻卡天線(xiàn)與射頻卡讀寫(xiě)器基站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)基站）天線(xiàn)的電感耦合作用來(lái)為芯片提供工作電源，同時(shí)通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行雙向數據傳送。它主要由可對天線(xiàn)感應的交流電壓進(jìn)行整流的整流回路、時(shí)鐘信號拾取回路、用于向基站傳輸數據的可關(guān)斷負載和用于從基站接收數據的磁場(chǎng)間隙檢測器構成。

（２）主控制器

主控制器回路主要用于完成以下功能：

●上電后從ＥＥＰＲＯＭ中的“０”數據塊讀取工作模式?

●控制對寄存器的讀／寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)?

●進(jìn)行數據傳送和錯誤信息處理?

●對傳送數據流的操作碼進(jìn)行解碼?

●在密碼保護模式下進(jìn)行密碼驗證。

（３） 位速率發(fā)生器

由于ｅ５５５０有多種數據傳送速率可供用戶(hù)選擇，因此，通過(guò)位速率發(fā)生器可按照用戶(hù)設定的數據傳送速率來(lái)產(chǎn)生相應的時(shí)鐘信號。

（４）寫(xiě)譯碼器

對ｅ５５５０的寫(xiě)操作是靠嚴格控制磁場(chǎng)間隙的時(shí)間來(lái)完成的，數據“０”和“１”對應著(zhù)不同的磁場(chǎng)寬度。該回路主要用于從帶有間隙的磁場(chǎng)中檢出真實(shí)數據流。

（５）模式寄存器

模式寄存器是一個(gè)３２位ＲＡＭ，主要用于存儲從ＥＥＰＲＯＭ的“０”數據塊讀出的用戶(hù)模式設置數據，每次上電后或程序復位后將自動(dòng)執行一次調用操作。

（６）調制器

調制器用于對基站傳送的數據進(jìn)行調制，調制方式可由用戶(hù)在曼徹斯特編碼、二進(jìn)制編碼和雙相位碼中選擇，考慮到基站解碼的方便，一般選擇曼徹斯特編碼方式。

２．２ ｅ５５５０的存儲器

ｅ５５５０內部的非易失性存儲器共有２６４位，分８個(gè)數據塊，每個(gè)數據塊由１個(gè)鎖定位（Ｌ）和３２位數據位構成，其結構如圖３所示。

每個(gè)數據塊的第０位為該數據塊的鎖定位，一旦對應數據塊的該位被置為“１”，則該數據塊將不能再被重新編程，這一點(diǎn)用戶(hù)是必須加以注意的，除非該塊的數據為永久密碼或身份識別碼等不需要改變的數據，否則不要將Ｌ位置為“１”。數據塊７一般用于存儲３２位用戶(hù)密碼，故在密碼保護模式下對芯片的讀／寫(xiě)操作均需進(jìn)行密碼匹配識別。數據塊０用于設置芯片的工作模式，一般情況下。當工作模式確定后，為了防止意外的更改，最好將該數據塊鎖定。

２．３ ｅ５５５０的工作模式設置

ｅ５５５０的工作模式由ＥＥＰＲＯＭ數據塊０的１２～３２位決定，圖４所示為具體格式，具體含義見(jiàn)表２。

表2 e5550工作模式設置描述

３　對ｅ５５５０的操作和注意事項

除了對ｅ５５５０的工作方式進(jìn)行正確的設置以外，使用當中必須正確理解ｅ５５５０和基站間傳送數據的規則。下面對讀／寫(xiě)ｅ５５５０射頻卡的工作過(guò)程作以簡(jiǎn)要說(shuō)明。

３．１ 基站向ｅ５５５０傳送數據

基站給ｅ５５５０射頻卡發(fā)送數據時(shí)，也要對數據進(jìn)行編碼，以使數據信號加載到天線(xiàn)的發(fā)射信號中。ＴＥＭＩＣ低頻段射頻產(chǎn)品采用改變發(fā)射天線(xiàn)負載的方式來(lái)對信號進(jìn)行編碼。這種方式用短暫的射頻間隙把射頻信號分割成不同長(cháng)短的區間，從而實(shí)現對數據的編碼?；緜魉蛿祿钠鹗紙?chǎng)間隙比其它間隙要長(cháng)，這個(gè)較長(cháng)的間隙用于與射頻卡讀數據的同步。ｅ５５５０在接收數據時(shí)，將長(cháng)度為１６～３２個(gè)場(chǎng)時(shí)鐘（典型值為１０００μｓ）長(cháng)度的射頻場(chǎng)當作數據“０”，而將４８～６４個(gè)場(chǎng)時(shí)鐘（典型值為３５０μｓ）長(cháng)度的射頻場(chǎng)當作數據“１”，標準場(chǎng)間隙時(shí)間典型值可?。常埃?FONT face=Arial>μｓ。在編制基站程序時(shí)，可以采用中斷射頻場(chǎng)的方法來(lái)對數據進(jìn)行發(fā)送。

３．２ 由ｅ５５５０向基站傳送數據

從射頻卡返回給基站的數據采用編碼方式發(fā)射，具體采用哪種編碼方式可視具體應用而定。由于基站芯片Ｕ２２７０Ｂ不能自動(dòng)完成解碼工作，因此，解碼任務(wù)主要由與基站連接的微處理器來(lái)完成，而這會(huì )給程序的編制帶來(lái)一定的困難。目前關(guān)于曼徹斯特解碼的應用資料較多，因此，建議采用曼徹斯特編碼進(jìn)行數據的回收。

３．３ 使用注意事項

由于ｅ５５５０采用數據塊方式傳送數據，因而在使用中要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

（１）ｅ５５５０發(fā)射數據時(shí)的位順序

ｅ５５５０向基站發(fā)射數據時(shí)是根據工作模式的設置從第１區開(kāi)始循環(huán)發(fā)射的。每塊數據的發(fā)射都是低位在前高位在后，即每一個(gè)數據區數據的發(fā)射都是從第１位數據開(kāi)始到第３２位數據結束，其中各區的鎖定位是不發(fā)射的。

（２）存儲位置的確定

ｅ５５５０卡每次讀／寫(xiě)的單位為３２位，所以要用４個(gè)字節的空間存儲一個(gè)數據區的數據。因此，進(jìn)行基站程序設計時(shí)，一定要注意字節內的移位操作和字節地址變化的結合，避免出現讀寫(xiě)數據的混亂，尤其要注意不要對鎖定位產(chǎn)生誤寫(xiě)入操作。

（３ ）解碼程序的調試

根據對ｅ５５５０發(fā)射數據的調制方式，解碼程序的編制必須嚴格遵守相應方式的時(shí)序規則。調試過(guò)程中最好能使用帶有存儲功能的邏輯分析儀捕捉ｅ５５５０卡返回的數據，然后反復調整程序的時(shí)間常數，減少誤碼率，提高數據傳送的效率。

４　結論

以ｅ５５５０芯片為基片的射頻卡是低成本射頻卡應用系統開(kāi)發(fā)中較好的選擇，由于其工作頻率為１００～１５０ｋＨｚ，因而給基站電路的開(kāi)發(fā)與調試帶來(lái)了極大的方便。在筆者承擔的某省教育廳“高校學(xué)生公寓水電綜合監控管理系統”項目中，采用Ｕ２２７０Ｂ基站芯片構成用電和用水計量裝置，ｅ５５５０射頻卡作為預付費載體，取得了良好的應用效果。