基于S6700 的閱讀器的設計與實(shí)現
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引言
RFID 技術(shù)是一個(gè)嶄新的技術(shù)應用領(lǐng)域，它不僅涵蓋了微波技術(shù)與電磁學(xué)理論，而且還包括通信原理及半導體集成電路技術(shù)，是一個(gè)多學(xué)科綜合的新興學(xué)科。同其他一些識別技術(shù)相比，射頻識別技術(shù)具有高效快捷、非接觸、無(wú)污染、識別率高等突出優(yōu)點(diǎn)。因此，對 RFID 技術(shù)的認識和研究具有深遠的理論意義。
1. RFID 系統分析
系統屬于遙耦合中的疏耦合射頻識別系統，主要由應答器、閱讀器、天線(xiàn)、通訊模塊及人機接口等幾部分組成。
圖1 RFID 系統框圖
當閱讀器向應答器發(fā)送數據時(shí)，數據處理機將該數據先送給射頻接口電路，與振蕩器產(chǎn)生的本振信號相同，產(chǎn)生出調制信號，然后由天線(xiàn)傳送給應答器，IC 卡根據不同的命令做出不同應答。當閱讀器接收應答器傳回的數據時(shí)，由天線(xiàn)接受來(lái)自應答器的調制信號，經(jīng)過(guò)射頻接口將數據還原，然后在單片機中作相應的處理，可以通過(guò)人機界面進(jìn)行互動(dòng)或者由通訊接口傳送給上位機。
對于一個(gè)非接觸式數據載體的讀寫(xiě)操作，一般是嚴格按照“主一從”原則來(lái)進(jìn)行數據交換，這意味著(zhù)閱讀器和電子標簽的所有動(dòng)作均應有通信協(xié)議或軟件來(lái)控制。RFID 系統的閱讀器均可以簡(jiǎn)化為三大基本功能模塊：由收發(fā)系統組成的高頻接口、控制系統以及和外界其它設備通信用的各種標準接口，如 USB 接口、RS232 接口、RS485 接口、與 Internet 連接的網(wǎng)口以及與打印機相連的并口等。
在此設計中選用了 PIC16F877A 單片機作為控制器，PIC16F877A 單片機有豐富的位操作指令，精簡(jiǎn)的指令集,能夠模擬 RI-R6C-001A (RI-R6C-001A 芯片是TI 公司最新開(kāi)發(fā)的針對應答器讀寫(xiě)的多協(xié)議收發(fā)器)傳送數據的時(shí)序以及時(shí)鐘切換的時(shí)序。
圖2 MCU 與 S6700 芯片接口電路
S6700 閱讀器芯片提供給用戶(hù)數字接口的信號線(xiàn)為 DIN、DOUT、SCLOCK ，通過(guò)這三根線(xiàn)可完成控制器與 RI-R6C-001A 芯片之間的數據傳輸。當 RI-R6C-001A 要發(fā)送數據時(shí)，時(shí)鐘由單片機控制，當它要接收數據時(shí)，時(shí)鐘由該芯片控制，設計中作者采用PIC16F877 單片機的 RA0、RA1、RA2 與 SCLOCK、DIN、DOUT 通過(guò)模擬的方式來(lái)傳輸數據,執行符合射頻系統標準的命令，MCU 與S6700 芯片接口電路如圖2 所示。
2.2 閱讀器通信接口
在RFID 系統中，用作上位機的PC 機系統與閱讀器之間經(jīng)常要進(jìn)行信息交換。由于系統中采用的單片機PIC16F877 帶有串口，因而兩者之間的通信可通過(guò)串行口完成。但是，在實(shí)際應用中有時(shí)主控PC 機和閱讀器相隔很遠，為保證數據能高速及時(shí)、安全地傳至PC 機，閱讀器與PC 機之間采用RS485 協(xié)議的串行通行較為合理。
圖3 單片機接口電路
單片機 PIC16F877A 串行通信模塊的 URXD、UTXD 電平符合 TTL/CMOS 標準，當PC 機的 RXMCU 有電平輸入時(shí)，它首先通過(guò) 6N137 光電隔離，保護單片機不受干擾，由O 腳輸出到 DI，從而轉化為 RS485 電平由 Y、Z 輸出。反之，PC 機的輸出信號轉換成的MAX490 的 A、B 端有輸入，將首先轉換為 R0 輸出，然后經(jīng)過(guò)光電隔離后最終由TXMCU 輸出。
圖4 PC 機接口電路
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