基于S6700 的閱讀器的設計與實現

引言
RFID 技術是一個嶄新的技術應用領域，它不僅涵蓋了微波技術與電磁學理論，而且還包括通信原理及半導體集成電路技術，是一個多學科綜合的新興學科。同其他一些識別技術相比，射頻識別技術具有高效快捷、非接觸、無污染、識別率高等突出優點。因此，對 RFID 技術的認識和研究具有深遠的理論意義。
1. RFID 系統分析
系統屬于遙耦合中的疏耦合射頻識別系統，主要由應答器、閱讀器、天線、通訊模塊及人機接口等幾部分組成。

圖1 RFID 系統框圖

當閱讀器向應答器發送數據時，數據處理機將該數據先送給射頻接口電路，與振蕩器產生的本振信號相同，產生出調制信號，然后由天線傳送給應答器，IC 卡根據不同的命令做出不同應答。當閱讀器接收應答器傳回的數據時，由天線接受來自應答器的調制信號，經過射頻接口將數據還原，然后在單片機中作相應的處理，可以通過人機界面進行互動或者由通訊接口傳送給上位機。

對于一個非接觸式數據載體的讀寫操作，一般是嚴格按照“主一從”原則來進行數據交換，這意味著閱讀器和電子標簽的所有動作均應有通信協議或軟件來控制。RFID 系統的閱讀器均可以簡化為三大基本功能模塊：由收發系統組成的高頻接口、控制系統以及和外界其它設備通信用的各種標準接口，如 USB 接口、RS232 接口、RS485 接口、與 Internet 連接的網口以及與打印機相連的并口等。

1. 2．RFID 系統設計及接口實現

2. 2.1 MCU 與 S6700 芯片接口電路設計

在此設計中選用了 PIC16F877A 單片機作為控制器，PIC16F877A 單片機有豐富的位操作指令，精簡的指令集,能夠模擬 RI-R6C-001A (RI-R6C-001A 芯片是TI 公司最新開發的針對應答器讀寫的多協議收發器)傳送數據的時序以及時鐘切換的時序。

圖2 MCU 與 S6700 芯片接口電路

S6700 閱讀器芯片提供給用戶數字接口的信號線為 DIN、DOUT、SCLOCK ，通過這三根線可完成控制器與 RI-R6C-001A 芯片之間的數據傳輸。當 RI-R6C-001A 要發送數據時，時鐘由單片機控制，當它要接收數據時，時鐘由該芯片控制，設計中作者采用PIC16F877 單片機的 RA0、RA1、RA2 與 SCLOCK、DIN、DOUT 通過模擬的方式來傳輸數據,執行符合射頻系統標準的命令，MCU 與S6700 芯片接口電路如圖2 所示。

2.2 閱讀器通信接口

在RFID 系統中，用作上位機的PC 機系統與閱讀器之間經常要進行信息交換。由于系統中采用的單片機PIC16F877 帶有串口，因而兩者之間的通信可通過串行口完成。但是，在實際應用中有時主控PC 機和閱讀器相隔很遠，為保證數據能高速及時、安全地傳至PC 機，閱讀器與PC 機之間采用RS485 協議的串行通行較為合理。

圖3 單片機接口電路

單片機 PIC16F877A 串行通信模塊的 URXD、UTXD 電平符合 TTL/CMOS 標準，當PC 機的 RXMCU 有電平輸入時，它首先通過 6N137 光電隔離，保護單片機不受干擾，由O 腳輸出到 DI，從而轉化為 RS485 電平由 Y、Z 輸出。反之，PC 機的輸出信號轉換成的MAX490 的 A、B 端有輸入，將首先轉換為 R0 輸出，然后經過光電隔離后最終由TXMCU 輸出。

圖4 PC 機接口電路