LPC2142的低功耗有源RFID手持機設計

提出一種可以顯著降低有源RFID手持機功耗的流程，并采用微處理器LPC2142為核心，結合MAX1551、LTC3530、LTC3525-5 V、CH45 2A、nRF24L01等外圍器件，完成具有有源RFID標簽讀寫功能的低功耗手持機的設計。該手持機在開闊場地的有效閱讀距離可以達到80 m左右，其電池的待機時間為10天以上。

　　引言

　　根據供電方式的不同，可以將RFID分為兩類：一類是無源RFID，另一類是有源RFID。無源RFID工作時標簽通過讀寫器的電磁場獲得能量，標簽本身不需要電池;有源RFID則恰恰相反，電子標簽需要自備電池，提供全部器件工作所需的電源。與無源RFID系統相比，有源RFID系統對閱讀器的發射功率要求更低，有效閱讀距離也更遠，因此在很多領域都有著廣泛的應用。

　　1 有源RFID系統組成及工作原理

　　有源RFID系統由有源標簽、閱讀器和應用系統3個部分組成，如圖1所示。有源標簽具有唯一的身份識別碼(即ID)，一些有源標簽內部還集成了傳感器，用于對特定物理量的測量。在閱讀器的有效工作范圍內，電子標簽主動地將自己的ID和所測得的物理量以電磁波的形式發送給閱讀器，閱讀器將相關信息存儲在自己的存儲設備中。存儲在閱讀器中的數據可以通過以太網口、RS232、USB等通信接口傳送給應用系統，以便對數據進行進一步處理。

　　2 有源RFID手持機的結構

　　本文設計的有源手持機的結構框圖如圖2所示。其核心是微處理器(Microprocessor Unit，MPU);復位電路、時鐘電路、電源、鍵盤、LCD顯示是最小系統不可缺少的組成部分，用來維持系統正常工作以及進行人機交互;聲音提示電路用來進行操作有誤或者電池電量不足時的報警提示;背光電路可以為鍵盤和LCD提供背光;電量檢測電路通過檢測電池的電壓，依照電池電量和電壓的對照關系，間接地檢測出電池的剩余電量;RF電路通過天線可以進行射頻信號的收/發;外擴Flash可以存儲讀取到標簽的身份識別碼、漢字點陣字庫以及相關屬性等信息;USB接口可使手持機與PC機進行數據通信;JTAG接口用來下載和調試程序。

　　2.1 主控模塊與外圍模塊

　　主控模塊采用NXP公司基于ARM7內核的LPC2142微處理器。LPC2142具有USB2.O接口、2個I2C接口、2個串口、1個SPI接口、1個SSP接口、6個A/D通道，以及16 KB的RAM和64 KB的Flash;還具有實時時鐘(RTC)，可以避免外接實時時鐘帶來的麻煩。通過分析得知，該微處理器完全可以滿足系統的需求。主控模塊的電路圖如圖3所示。