ENC28J60和AS3990的網絡UHF讀寫器設計

摘要：為了實現超高頻(UHF)讀寫設備的遠程實時交互功能，本文基于以太網網卡芯片ENC28J60和超高頻射頻識別芯片AS3990，利用LPC2138作為主控制器，實現了超高頻網絡讀寫器的軟硬件方案設計。在讀寫器上移植實時操作系統μC／OS-II和輕量級IP協議LwIP，使讀寫器可以連入互聯網，實現了讀寫參數遠程配置和數據實時交互，滿足了快速發展的RFID產業對UHF讀寫器多樣性需求。
關鍵詞：UHF讀寫器；以太網；LwIP；AS3990；ENC28J60；LPC2138

引言
物聯網產業的興起為RFID技術的發展和廣泛應用帶來了契機。超高頻(UHF)讀寫系統憑借其讀取距離遠、讀寫速度快、并發讀取標簽數多、標簽價格低廉等優點，將成為RFID領域未來研究和發展的熱點。但目前國內市場上UHF讀寫器種類較少，接口單一，使用時難以摒棄傳統的讀寫器加PC機操作模式。這些缺點限制了UHF讀寫器的大量使用，尤其是在物流這類需要遠程物品識別和信息獲取的場合。本文以射頻識別芯片AS3990為基礎，描述了基于網卡芯片ENC28J60的網絡讀寫器的硬件和軟件設計方案，使得讀寫器可以直接連入因特網，進行遠程數據獲取和參數配置，增強了UHF讀寫器的實用性。

1 硬件設計
讀寫器總體設計框架如圖1所示。主控制器采用基于ARM7TDMI-S內核的控制器LPC2138，該芯片具有32 KB的片內SRAM和512 KB的片內Flash存儲器。外部接口豐富，能夠很好地滿足讀寫器設計的要求。采用射頻芯片AS3990實現了ISO18000-6C(即EPC GEN2)協議中要求的標簽交互，并為外部控制器提供兩種接口訪問方式。控制器只需發送簡單的控制和配置命令，AS3990即可完成與電子標簽的交互過程。ENC28J60是兼容IEEE802．3的10M以太網網卡芯片，它通過SPI口與控制芯片實現數據交換。電源模塊采用電源芯片EZ1085-3．3為各個模塊提供穩定的3．3 V直流供電。

1．1 射頻芯片接口電路
AS3990是Microsystems公司研制的一款用于超高頻RFID讀寫器的符合ISO18000-6C標準的專用射頻芯片。其內部集成了接收電路、發送電路、協議轉換單元、控制接口等部分，用戶只需外接少量的射頻電路即可完成讀寫模塊的功能設計。

AS3990可以通過并行接口或串行SPI接口與主控制器LPC2138進行交互。射頻芯片接口電路如圖2所示。IO0～IO7用于并行接口，其中IO6和IO7也可用于SPI口的數據發送；引腳CLK作為SPI接口的時鐘線使用；EN引腳為AS3990的使能引腳；IRQ為AS3990中斷引腳。