一種基于RFID的控制閥系統設計

5)最大塊，為了保證信息的完整性和保護密碼不被竊取，最大塊取6。

6)PWD，為了防止ATA5567被惡意改寫(xiě)，密碼是一定需要的，即該位為1。

7)ST是為了方便以同步頭的方式實(shí)現數據的讀取。

2.2 ATA5567數據的存儲和編碼格式

對于A(yíng)TA5567能操作的其實(shí)只有block0-block7，這幾塊的格式是一樣的，只不過(guò)block0作為控制塊，block7作為密碼塊，所以實(shí)際上真正能存儲用戶(hù)數據的只有block1-block6，共有6個(gè)塊。

ATA5567的編碼方式設定為曼切斯特編碼。曼切斯特編碼是基帶傳輸中廣泛應用的一種數據傳輸編碼方式，這種編碼通常用于局域網(wǎng)傳輸，是一種自同步法編碼方式。在數據信號的波形中既有同步時(shí)鐘信號又有數據信號。在調制電路輸出的波形中，數據“1”對應著(zhù)曼切斯特編碼(下面簡(jiǎn)稱(chēng)“曼碼”)電平的上跳沿，數據“0”對應著(zhù)曼碼電平的下跳沿。在所接收的一系列曼碼數據，注意空跳變，假定兩個(gè)相鄰bit的間隔時(shí)間是1P。若兩個(gè)相鄰bit代表的數據極性相同(同為0或者同為1)，那么在這兩個(gè)bit傳送之間，會(huì )出現一個(gè)預備性的非數據跳變。

根據上跳，下跳和空跳來(lái)分辨數據是“0”或者“1”，通過(guò)下圖的圖解可以發(fā)現，如果通過(guò)定時(shí)器捕獲，最少會(huì )得到兩種時(shí)間間隔，一種為一個(gè)整傳送周期(256/μs)，另一種為半個(gè)傳送周期(128μs)

2.3 ATA5567寫(xiě)卡規則

在A(yíng)TA5567卡片內部有一個(gè)寫(xiě)解碼器，該解碼器采用脈沖間隔編譯碼技術(shù)。在寫(xiě)卡期間，寫(xiě)解碼器會(huì )檢查寫(xiě)數據流是否有效，并檢測場(chǎng)中斷間隔。

寫(xiě)卡的首要工作是確定寫(xiě)卡的時(shí)間間隔，結合上表中官方給出的數據和現場(chǎng)實(shí)踐，選擇時(shí)間如表1所示。

確定寫(xiě)卡時(shí)間間隔之后，還要確定寫(xiě)卡的命令。在使用一張從市場(chǎng)上買(mǎi)的新卡前，首先要做的就是在Block7當中寫(xiě)入32位秘鑰數據，然后初始化Block0為0x800880d8，寫(xiě)卡的命令及格式如下。

1)標準寫(xiě)命令格式如表2所示。

此時(shí)的寫(xiě)卡為“Standard Write”模式，由于能操作的只有第0頁(yè)，所以p取0;

2)保護寫(xiě)命令格式如表3所示。

初始化block0之后，寫(xiě)卡操作變?yōu)?ldquo;Protected Write”模式，具體操作與“Standard Write”模式類(lèi)似，唯一的不同點(diǎn)便是在寫(xiě)入數據之前必須先寫(xiě)入block7中存儲的秘鑰，如果秘鑰不對，則卡進(jìn)入其他狀態(tài)，這里不再贅述。

2.4 ATA5567讀卡規則和算法實(shí)現

對于A(yíng)TA5567，讀卡命令如表4所示。

由于PWD位已經(jīng)置為1，所以選擇第一種格式，寫(xiě)命令與之前講述的寫(xiě)數據類(lèi)似，此處不再講述。

發(fā)完寫(xiě)命令后，Nano110單片機會(huì )捕獲到數據，這些時(shí)間間隔數據是獲取二進(jìn)制數據來(lái)源。根據ATA5567數據的存儲和編碼格式，讀卡算法如下：

算法的核心是ReadNumber()函數的實(shí)現，由于在發(fā)送完命令之后，ATA5567會(huì )根據發(fā)送命令中的地址信息，循環(huán)發(fā)送所選地址存儲是數據。由于每個(gè)block中存儲了32 bit的數據，實(shí)際上轉換為曼碼對應的波形最多有64個(gè)跳變，所以采集到的128個(gè)數據中一定至少有一個(gè)所需數據的完整遍歷。這時(shí)同步碼也包括在128個(gè)數據之中，通過(guò)同步碼來(lái)確定block中數據的起始位。同步碼的波形如圖8所示。

同步碼在所捕獲的數據中體現為：256或128，128，384，128(單位均為μs)。用圖4中的表示方式，上面的數據對應的時(shí)長(cháng)分別為1P或0.5P，0.5P，1.5P，0.5P。因為在實(shí)際中的波形經(jīng)過(guò)調制后不可能為完美的方波，波形的好壞與標簽和天線(xiàn)的距離有很大關(guān)系，此外還跟所選器件的精度、MCU的定時(shí)器捕獲精度有關(guān)，所以允許捕獲的數據有誤差。定時(shí)器捕獲數據完成后，要進(jìn)行解碼，這里定義了兩個(gè)數組array[128]，bit_array[32]，前者用來(lái)存放捕獲的數據，后者存放解碼后的數據，找到同步碼形后1.5P的時(shí)長(cháng)對應array[bitnum]，bitnu m1的初始值為0。

程序執行完畢后，bit_array[]數組中就存儲了某個(gè)block對應的32bit的數據，這些數據是二進(jìn)制數據，可以根據需要將其轉換為十進(jìn)制或者十六進(jìn)制的數據，因為需要在各個(gè)block中存儲時(shí)間、日期、金額、流量(熱量)等信息，這里需要將其轉換為十進(jìn)制數據。

3 結束語(yǔ)

文中主要針對預付費的表類(lèi)(熱表、水表、氣表、電表)，提出了一種低成本、低功耗、高可靠性的解決方案。由于篇幅所限，著(zhù)重介紹了無(wú)需解碼芯片的RFID解碼電路的構成，提出了一種針對ATA5567的高效的編解碼方案，這是整個(gè)系統架構的核心。對于系統而言，大部分時(shí)間處于非工作狀態(tài)，可以使其進(jìn)入PowerDown模式(ARM架構MCU具有的功能)，以節省電力。另外出于對數據備份和保護的目的，可以在系統里加入單獨的存儲單元，如SPI-Flash或者EEPROM，以期在設備損毀等場(chǎng)合盡最大可能的減少用戶(hù)的損失。在某些場(chǎng)合下，如果需要組網(wǎng)，除了使用RS-485外還可以使用以太網(wǎng)或者無(wú)線(xiàn)方式(如433 MHz)，這樣就可以實(shí)現與局域管理系統進(jìn)行實(shí)時(shí)對接。