基于S3C6410的航空用RFID讀卡器設計方案

　　SPI總線(xiàn)是一種高速全雙工同步的通信總線(xiàn)，它使用4條線(xiàn)：MISO 、MOSI、SCLK 、CS.其主要特點(diǎn)有：同時(shí)發(fā)出和接收串行數據；可當主機或從機工作；提供頻率可編程時(shí)鐘；發(fā)送結束中斷標志；寫(xiě)沖突保護；總線(xiàn)競爭保護等。

　　RC632總共有32個(gè)管腳，其中管腳22、23、24是寄存器的地址線(xiàn)，管腳13到管腳20是8位并口。當采用SPI方式通信時(shí)，管腳13即數據位D0為MISO,管腳22即地址線(xiàn)A0為MOSI,管腳24即地址線(xiàn)A2為CLK,D1到D7則不需要連接。此外，必須把A1與NCS置底電平，NRD與NWR置高電平。

　　RC632與天線(xiàn)之間通過(guò)3個(gè)管腳DTX1、DTX2與DRX進(jìn)行通信，它會(huì )把調制好的13.56MHz的能量載波通過(guò)管腳DTX1、DTX2傳輸到天線(xiàn)，而天線(xiàn)則通過(guò)管腳DRX把13.56MHz的能量載波傳輸回RC632.一般采用2種方法將天線(xiàn)連接到RC632:直接匹配天線(xiàn)和50Ω匹配天線(xiàn)，本系統采用直接匹配的方式將RC632與天線(xiàn)連接，其包括了EMC低通濾波器、天線(xiàn)匹配電路與接收電路。

　　系統采用PCB環(huán)形天線(xiàn)，它的EMC低通濾波器用于濾除高頻電磁波，天線(xiàn)匹配電路與天線(xiàn)進(jìn)行阻抗匹配，以獲得最大的功率傳輸，增大讀卡距離，同時(shí)避免阻抗失配可能對電路造成的損害。經(jīng)實(shí)測，天線(xiàn)的可操作距離為5~10cm.

讀卡器的軟件設計

　　讀卡器的操作系統采用較穩定的Linux-2.6.30內核，文件系統為yaffs文件系統。軟件分為2大部分：第一部分為QT程序，主要的功能是接受用戶(hù)指令與顯示圖形界面；第二部分為射頻驅動(dòng)程序，它負責對RC632的寄存器進(jìn)行操作，實(shí)現具體的射頻功能。在編寫(xiě)射頻讀卡的QT應用程序之后，需把它整合到yaffs文件系統中。此外，還需裁剪linux內核，把驅動(dòng)配置到內核配置單中。

　　13.56MHz的RFID的典型協(xié)議有ISO-14443協(xié)議和ISO-15693協(xié)議。其中ISO-14443協(xié)議是非接觸式IC卡標準協(xié)議，應用較ISO-15693更為廣泛。下面將主要分析ISO-14443協(xié)議，ISO-14443由4個(gè)部分組成：第一部分，物理特性；第二部分，頻譜功率和信號接口；第三部分，初始化和防碰撞算法；第四部分，通訊協(xié)議。

　　ISO-14443通信協(xié)議的報文可分成6個(gè)部分，如表1所示：

表1 ISO-14443通信協(xié)議的報文數據格式

　　報頭2字節固定為AABB,報文長(cháng)度代表從節點(diǎn)到校驗的字節之和，命令代碼指明了報文的功能。常用的命令代碼有0201（尋卡）、0202（防沖突）、0203（選卡）、0206（密碼認證）、0208（讀卡）、0209（寫(xiě)卡）等。

　　QT程序在啟動(dòng)后，會(huì )在TFT-LCD上顯示一系列的圖標，分別為：尋卡、讀卡、寫(xiě)卡、選擇扇區等，在尋卡中包含了防沖突檢測，它是讀卡過(guò)程中非常重要的一個(gè)步驟[10-11].其流程如下，當用戶(hù)點(diǎn)擊TFT-LCD的尋卡圖標時(shí)，觸摸屏上會(huì )產(chǎn)生觸摸點(diǎn)的位置信號，系統根據觸摸點(diǎn)坐標判斷其所在的區域，依據觸摸的區域，系統做出相應的處理。QT程序把ISO-14443協(xié)議中的尋卡（0201），防沖突（0202），選卡（0203），密碼認證（0206）都整合到1個(gè)子函數中。尋卡過(guò)程分為4個(gè)過(guò)程：

　　1）搜索標簽-即S3C6410通過(guò)串口1發(fā)送指令給RC632操作其中的相關(guān)寄存器進(jìn)行天線(xiàn)操作。無(wú)論是否有卡在天線(xiàn)感應區域范圍之內，RC632都會(huì )S3C6410回傳相關(guān)數據，S3C6410收到數據后，進(jìn)行判斷是否有電子標簽存在。

　　2）防沖突-如果在天線(xiàn)感應區域范圍之內有一張以上的電子標簽，那么讀卡器就需要進(jìn)行選擇。RC632在防沖突后，將給微處理器傳回4個(gè)字節的電子標簽卡號。

　　3）選擇標簽-如果要對相應卡號的電子標簽進(jìn)行操作，則微處理器就會(huì )發(fā)送命令給RC632,使其選中這張電子標簽，以便進(jìn)行下一步的讀寫(xiě)操作。

　　4）密碼認證-只有擁有正確密碼的讀卡器才能讀寫(xiě)相應的電子標簽。

　　選擇扇區后，如進(jìn)行讀卡操作，則直接點(diǎn)擊讀卡圖標，如進(jìn)行寫(xiě)卡操作的話(huà)，則還需用輸入數據。如圖3所示。

圖3 QT應用程序流程。