RFID 射頻讀寫器的設計與方案

RFID 技術正在迅速成熟，許多國家都將它作為一項重要產業予以積極推動。就目前來看，中國無源超高頻發展還處于初級階段，亟待突破核心技術，不僅需要完善商業模式更需要創新，要想無源超高頻市場發展，必須有效地解決核心問題。本文為射頻通信系統的實現提供了一種可行的解決方案。

    1 系統整體設計

    本文選用的是C8051F310 微控制器和FM1702SL 讀寫芯片。C8051F310 具有10 位轉換速率可達200 ksps 的ADC，高速8051微控制器內核，29/25 個端口I/O 等特點；非接觸式讀卡芯片FM1702SL 是基于ISO14443 標準的，可滿足的加密算法有很多種，支持13.56 MHz 下的非接觸通信協議TYPEA。

    讀寫器將要發射的信息編碼后加載在13.56 MHz 的射頻載波上，通過天線向外發送，并形成一個穩定的電磁場，為RFID標簽提供能量。當RFID 電子標簽進入讀寫器的工作區時，卡內天線接收此信號和能量，標簽被激活。標簽芯片對此信號做出判斷，如為有效信令，則從存儲器中讀取有關信息，并通過卡內天線發射出去。天線收到此信號，FM1702SL 內部接收器對信號進行檢測和解調并根據寄存器的設定進行處理，之后送至主機系統。主機系統判斷出該標簽是否合法，做出相應處理，隨后發出指令到讀寫器。

    2 系統硬件設計

    2.1 整體電路設計

    外部電源為220 V 交流電，通過開關電源將其穩壓在5 V，給電路板供電。由于C8051F310 單片機的供電電壓為2.7 V~3.6V，射頻讀寫芯片FM1702SL 的供電電壓為3 V~5 V，所以用一片AMS1117 穩壓器，將電壓穩定在3.3 V 供電。RS232 通過SP3232 實現電平轉換，與C8051F310 相連接，C8051F310 單片機通過SPI 口與FM1702SL 相連接，進而對讀寫芯片進行控制。FM1702SL 再與天線相連接實現信號的發送與接收。

    總之，該系統主要由電源模塊、串口通訊模塊、MCU 模塊、FM1702SL 接口模塊和天線匹配電路模塊組成。

    2.2 FM1702SL 電路設計

    FM1702SL 是高集成度的芯片，其外圍電路需要幾個退耦電容和一個晶振以及一個0 Ω 電阻即可。本系統采用PCB 天線設計，FM1702SL 電路如圖1 所示。

                圖1 FM1702SL 電路

    3 系統軟件設計

    首先對C8051F310 和FM1702SL 初始化，然后執行檢測命令進行尋卡，如果有卡進入，判斷信令是否有效，如為有效信令就進行防沖突機制，選擇卡片，再進行認證，通過之后進行讀卡、寫卡、停止等操作，依此循環。部分程序的子函數如下：

    char PcdRequest(unsigned char req_code,unsigned char*pTagType)

    // 防沖撞

    //input: g_cSNR= 存放序列號(4byte) 的內存單元首地址

    //output:status=MI_OK: 成功

    // 得到的序列號放入指定單元

    char PcdAnticoll(unsigned char *pSnr)

    // 選定一張卡

    4 結束語

    本文使用C8051F310 和FM1702SL 實現了射頻通信系統的軟硬件設計，論述了主要電路的設計原理，介紹了部分程序的設計。本文射頻讀寫器的設計具有實際意義。射頻識別技術也是物聯網的核心研究內容之一，本文的研究對物聯網研究也有著重要的指導意義。
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