用低功耗RF芯片與超低功耗MCU組合

　　用CC1100構建有源RFID平臺的應用舉例——高性能RF無(wú)線(xiàn)數據傳輸

　　無(wú)線(xiàn)通訊模塊采用透明模式進(jìn)行通訊，即所收即所發(fā)，具有通訊距離遠、低功耗、接口靈活等優(yōu)點(diǎn)，使用者無(wú)需編碼和控制。采用單片射頻集成電路及單片機MCU的無(wú)線(xiàn)模塊，外圍電路小，但可靠性高，故障率低，方便模組，應用廣泛，適合一般有線(xiàn)系統的升級置換，如用于水、氣、熱、電計量表具無(wú)線(xiàn)遠傳自動(dòng)抄表，無(wú)線(xiàn)溫濕度控制，設備監控等。圖3為高性能RF無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)方案框圖。產(chǎn)品具有CC1100特性外其通信距離(視距)大于300米,工作電壓為+3.0V。

　　圖3為高性能RF無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)方案框圖

　　用CC2500構建有源RFID平臺的應用舉例-高速公路路徑識別系統

　　該方案由CC2500射頻收發(fā)機作為無(wú)線(xiàn)傳感器與作為核心的超低功耗微控制器MSP430F14X及作為卡片用的MSP430F2012等主要芯片構成高速公路路徑識別系統，即RSU路邊單元讀卡系統。

　　車(chē)上的無(wú)線(xiàn)卡片采用CR2032電池供電，通過(guò)內部ADC10定時(shí)檢測內部電壓狀況，一端口控制LED進(jìn)行電壓狀態(tài)指示，靜態(tài)功耗小于3μA，壽命可達1年以上;內部Timer-A定時(shí)啟動(dòng)CC2500進(jìn)入接收狀態(tài)接收RSU命令發(fā)射車(chē)輛ID號、車(chē)牌號等信息。安裝在高速公路口的RSU單元在通過(guò)車(chē)輛檢測裝置檢測到有車(chē)輛經(jīng)過(guò)的時(shí)候由內部SPI接口控制CC2500向外發(fā)送要求車(chē)輛反饋信息的命令，在RSU單元接收到車(chē)輛信息校對完成后，將車(chē)輛信息通過(guò)內部SPI接口存貯于EEPROM, 同時(shí)將信息通過(guò)GPS傳輸給公路管理部門(mén)記錄該車(chē)輛進(jìn)入高速的位置，在車(chē)輛從高速出口出來(lái)時(shí),安裝在出口處的RSU同樣檢測并記錄出口的位置，從而統計出該車(chē)所行駛的路段并計算各省段過(guò)路費用分攤給各個(gè)管轄省區。MSP430內部的WDT或者Basic-Timer可設置軟件陷阱，修復錯誤狀況，保證整個(gè)考勤系統正常運行。內置的BOR模塊實(shí)時(shí)監控外部電源，保證單片機正常工作，避免因外部電源變化大導致的內部溝閃存或RAM數據改寫(xiě)等情況發(fā)生，增強了整個(gè)系統的安全性。除此之外CC2500的應用范圍還可在無(wú)線(xiàn)游戲控制器、無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)/鼠標、消費電子產(chǎn)品、無(wú)線(xiàn)音頻與運動(dòng)及休閑設備上應用。

　　CC2500是高度集成、多通道RF收發(fā)機，設計用于2.4GHz 1SM頻帶內的低功耗無(wú)線(xiàn)應用。

　　無(wú)源RFID

　　無(wú)源RFID接收讀寫(xiě)器發(fā)射的信號并對其進(jìn)行調制后反射給讀寫(xiě)器(見(jiàn)圖4)，本射頻卡通信模塊(可用TRF7960)是基于13.56MHz頻率的非接觸卡讀寫(xiě)模塊，可支持TI公司的Tag-it HF-1全系列卡片，符合S014443標準的高頻非接觸卡片。

　　圖4 無(wú)源RFID框圖

　　用TRF7960構建 SD卡接口HF(1 3.56MHz)讀頭

　　TRF7960/1射頻識別(RFID)讀取器是高度集成、多標準模擬前端及數據成幀系統，用于13.56MHzRFID讀取器。其內置的編程選項使其成為各種應用的理想選擇，包括近距離或近程的RFID系統。

　　在RFID系統的應用中讀頭是非常重要的環(huán)節，在性能上，需要考慮讀頭識別Tag(標簽)的距離和需要考慮讀寫(xiě)Tag的可靠性和安全性以及同時(shí)識別多個(gè)Tag時(shí)的防碰撞問(wèn)題。在應用中，需要考慮讀頭對外數據傳輸及數據存儲的便捷性。當然在許多應用中，讀頭設計還需要考慮低功耗性能。HF(13.56MHz)在RFID系統中應用非常廣泛，HF有兩種標準，S015693，IS014443-A/B，這兩種標準都有非常高的可靠性和安全性，尤其是1S014443-B的協(xié)議可應用在銀行、金融等安全性等級很高的場(chǎng)合。HF讀頭通?？梢酝瑫r(shí)識別幾十個(gè)Tag，所以能實(shí)現較好的防碰撞設計。

　　圖5中TRF796x系列是TI的HF讀頭芯片，同時(shí)涵蓋了IS015693+ IS014443-A/B這兩種協(xié)議，TRF796x內置LDO時(shí)鐘輸出功能，不但可以省去外部LDO和MCU工作晶體的成本，同時(shí)由于內置LDO的優(yōu)秀的PSRR性能，可極大的抑止其他電路對RF電路的影響，提升RF性能，增強讀寫(xiě)TAG的距離。利用TRF796x的低功耗性能以及微指控制器MSP430系列的超低功耗特性，則可以實(shí)現微功耗HF讀頭的設計，靜態(tài)電流小于2μA，對于手持讀頭系統，這是一個(gè)非常好的特性。利用MSP430的高性能，我們可以輕松實(shí)現SD卡的接口，使得SD存儲這種小體積，大容量的，便攜的數據存儲及傳輸方式可以用到RFID的系統。

　　圖5 微功耗HF(1 3.56MHz)讀頭組成框圖

　　同樣由TRF796x系列利用SP3232，可以輕松實(shí)現從UART到RS-232的轉換，通過(guò)RS-232實(shí)現與計算機或其他主機設備通訊, 實(shí)現RS-232接口的HF(13.56MHz)讀頭方案;用TUSB3410，我們可以輕松實(shí)現從UART到USB的轉換，通過(guò)USB實(shí)現與計算機或其他USB主機設備通訊,實(shí)現USB接口的HF(13.56MHz)讀頭方案。

　　用TRF7960構建智能鎖

　　該方案采用超低功耗單片機MSP430F2232為核心結合TRF7960智能卡讀頭和13.56MHz高頻卡片實(shí)現門(mén)鎖的感應式智能控制。圖6為用TRF7960構建智能鎖方案示意圖。

　　圖6 為用TRF7960構建智能鎖方案示意圖

　　該方案采用干電池供電，片內12位A/D定時(shí)采集內部電壓狀況，一端口控制LED進(jìn)行電壓狀態(tài)指示和認證指示，靜態(tài)功耗小于3μA，最大限度的延長(cháng)了電池的使用壽命，無(wú)需經(jīng)常更換電池;片內定時(shí)器Timer_A定時(shí)啟動(dòng)TRF7960無(wú)源卡片讀頭感應外部卡片和讀取信息，TRF7960讀取的卡片信息通過(guò)SPI接口傳輸紿MCU進(jìn)行數據處理和身份驗證：卡片識別驗證通過(guò)后，MCU控制電機驅動(dòng)器BA6289;驅動(dòng)電機打開(kāi)門(mén)鎖，同時(shí)蜂鳴器和LED燈閃爍指示;在門(mén)處于敞開(kāi)狀態(tài)時(shí)，MCU實(shí)時(shí)檢測門(mén)鎖狀態(tài)，報警提醒關(guān)閉門(mén)鎖，避免不必要的財物損失：卡片的驗證信息等存貯于外部EEPROM (CAT24C128型),隨時(shí)調用該方案13.56MHz的無(wú)源卡片基于IS01 5693協(xié)議，識別距離可達10cm左右，具有讀卡功耗低、感應距離遠、性能穩定、體積小、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，是新一代家用和商用智能鎖的最佳選擇方案。