基于ARM的雙頻RFID讀寫系統設計

摘要：本文設計了能對低頻和高頻RFID 卡進行操作的雙頻RFID 讀寫系統。系統基于ARM微處理器S3C44B0X，利用S3C44B0X 的內部接口實現與RFID 模塊和其它外設的連接，簡化了硬件。軟件設計中，通過對ARM 嵌入式系統的編程實現對RFID 卡的讀寫、顯示以及數據的存儲、查詢等功能。系統還可通過USB 接口與上位機(PC)連接，使用方便靈活。

　　1 引言

　　RFID（Radio Frequency Identification Technology，無線射頻識別技術）由于具有高速移動物體識別、多目標識別和非接觸識別等特點，顯示出巨大的發展潛力和應用空間，被認為是21 世紀最有發展前途的信息技術之一。射頻識別技術雖然有很多優點，但其技術本身也有局限性。對RFID 系統而言，低頻系統具有良好的對水、肉體等可導媒介的穿透力，而速度、距離、抗沖突性較差；而高頻系統則正好相反。如能結合各種頻率系統，用其所長，則可以使RFID 適應多種場合，拓展其應用范圍。本文設計的系統正是基于這一出發點，將低頻和高頻二種頻率的RFID 模塊組合在一起，構成雙頻系統，使系統兼具低頻可穿透性和高頻良好的距離、速度、抗沖突性等方面的優勢。鑒于目前國內市場上應用最為廣泛的射頻卡和讀寫器實現方法，本文采用ARM 嵌入式系統作為微控制器，設計了能對低頻125KHz 和高頻13.56MHz 的二種頻率RFID 卡操作的讀寫模塊，實現了的雙頻RFID 讀寫系統。

　　2 系統設計

　　由于ARM 微處理器具有運行速度快，接口功能豐富，其應用越來越廣泛。本文采用三星公司的S3C44B0X，它是ARM7 系列的低功耗的32 位RISC 處理器，具有ARM7TDMI內核，有豐富的內置部件，包括8K 字節Cache 和內部SRAM，帶自動握手聯絡的2 通道UART，定時器，通用 I/O 口，ADC 和I2C-BUS 控制器等。尤其是它的內置液晶顯示器接口，可直接連接LCD 顯示器，無需專用LCD 顯示器接口芯片，可使成本降低，很適合在本系統中使用。讀寫系統的結構如圖1 所示。

圖1 系統結構框圖

　　整個系統由ARM 嵌入式系統(包括S3C44B0X,SDRAM 存儲器和FLASH 存儲器)，低頻RFID 卡讀寫模塊，高頻RFID 卡讀寫模塊，USB 接口，LCD 顯示器以及蜂鳴器、狀態指示燈等組成。RFID 模塊是北京華閏得公司開發的具有串行數據通信接口的模塊，低頻讀寫模塊是CR001，為工作于125kHz 的EM4001 卡；高頻模塊是CR013，為工作于13.56MHz的MF 卡。由于RFID 模塊具有TTL 電平的串行通信接口，這樣ARM 微處理器可直接通過片上的二個UART 接口與其連接，不需要電平轉換即可輕松實現與RFID 模塊的通信。嵌入式系統與PC 機的連接則通過USB 接口實現。

　　因為低頻 RFID 卡一般都是只讀卡，進入讀卡器磁場范圍后，就自動發出信號。ARM微處理器通過不斷檢測端口捕捉信號，一旦讀到卡，就讀取信息，并在LCD 上顯示。對于高頻卡，可根據需要進行讀或寫操作。

　　LCD 顯示器采用320*240 點陣的STN 型彩色液晶模塊，可直接與S3C44B0X 連接，成本也較低。對LCD 的顯示控制直接使用S3C44B0X 內部的LCD 驅動控制器實現，它能自動產生LCD 驅動控制所需的信號。在這種接口方式下，LCD 顯示緩沖區映射在系統的存儲器空間上，程序只需將像素點內容寫入存儲器對應地址就可以實現對應LCD 屏上像素點顏色的顯示刷新，控制十分方便。

　　鍵盤和狀態指示燈的操作控制采用 ZLG7290 實現。ZLG7290 是一款功能較強的按鍵處理和7 段數碼管顯示專業芯片，提供了I2C 串行接口和鍵盤中斷信號，可方便地與S3C44B0X連接。

　　在上位機(PC 機)上，通過設計專門的軟件實現對RFID 卡的讀寫操作，并對RFID 卡進行管理。由于PC 機功能強大，如再配上數據庫系統，可以對大量用戶的數據和信息進行存儲和查詢等處理，滿足多種應用的需要。