歡迎您訪問(wèn)鄭州興邦電子股份有限公司官方網(wǎng)站!
阿里巴巴誠(chéng)信通企業(yè)
全國(guó)咨詢熱線:40000-63966
興邦電子,中國(guó)水控機(jī)第一品牌

聯(lián)系興邦電子

全國(guó)咨詢熱線:40000-63966

售后:0371-55132951/55132952

工廠:河南省 鄭州市 高新區(qū)蓮花街電子電器產(chǎn)業(yè)園

AT88RF256型射頻卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)

文章出處:http://m.overnightmodel.com 作者:北京交通大學(xué) 董新宇 王占國(guó) 李杏春   人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年10月22日

[文章內(nèi)容簡(jiǎn)介]:介紹采用北京威利姆興公司AT—RFMOD06系列射頻基站模塊結(jié)合PIC16型單片機(jī)開(kāi)發(fā)的適用于125 kHz低頻的AT88RF256型射頻卡讀寫(xiě)器。重點(diǎn)介紹基站模塊的硬件連接及如何通過(guò)基站完成對(duì)射頻卡的讀寫(xiě)等控制,并給出相應(yīng)的應(yīng)用軟件。

1 引言 

    隨著計(jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,IC卡已經(jīng)融人人們的日常生活并發(fā)展成幾個(gè)大類,其中,非接觸IC卡的出現(xiàn)引起了人們的特別關(guān)注。射頻卡屬于非接觸IC卡,它避免了普通IC卡與讀卡器之間的物理接觸,減少了卡的磨損,所以受到廣泛的歡迎。射頻卡也是射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)的組成部分之一。 

    射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification,以F簡(jiǎn)稱RFID)技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它利用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信并交換數(shù)據(jù),以達(dá)到識(shí)別目的。典型的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽(Tag)、讀寫(xiě)器(Read/Write Device)及數(shù)據(jù)交換和管理系統(tǒng)等組成。電子標(biāo)簽也稱射頻卡,具有智能讀寫(xiě)及加密通信能力。 

射頻卡讀寫(xiě)器系統(tǒng)工作原理及硬件設(shè)計(jì)
 
    筆者設(shè)計(jì)的射頻卡讀寫(xiě)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、讀寫(xiě)器和射頻卡組成,射頻卡讀寫(xiě)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。  

射頻卡讀寫(xiě)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 射頻卡讀寫(xiě)器 

    射頻卡讀寫(xiě)器主要由PICl6型單片機(jī)和北京威利姆興公司生產(chǎn)的AT—RFMODCl6系列射頻基站模塊組成。該模塊采用一種常見(jiàn)的U2270B型非接觸卡讀寫(xiě)基站電路。電路內(nèi)部集成了由片上電源、振蕩器和線圈激勵(lì)器組成的能量傳輸線路,用來(lái)給射頻卡提供工作電源;還集成了信號(hào)放大和天線驅(qū)動(dòng)線路來(lái)完成與射頻卡之間的信號(hào)發(fā)送與接收。AT—RFMOD06與PICl6的接口電路如圖2所示。  

AT—RFMOD06與PICl6的接口電路

    AF—RFMOD06模塊的引腳功能如表1所示。該模塊采用單列9引腳封裝,內(nèi)部集成了時(shí)鐘、射頻驅(qū)動(dòng)、濾波、放大、調(diào)制解調(diào)等模擬電路,所以按照?qǐng)D2連接好數(shù)字接口電路后,只需選擇適當(dāng)?shù)奶炀€和諧振電容器即可完成射頻電路的設(shè)計(jì)。  

AF—RFMOD06模塊的引腳功能

    在圖2中,基站天線和振蕩電容器組成了LC振蕩電路,系統(tǒng)要求產(chǎn)生的振蕩頻率限定在125 kHz(±5%),天線的振蕩幅度最高可以達(dá)到120 V,一般不要大于80 V,可以通過(guò)和天線線圈串聯(lián)的電阻器來(lái)調(diào)節(jié)天線的振蕩幅度。振蕩電容的耐壓值應(yīng)大于100 V。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試,參數(shù)設(shè)定為C=2 200 DF,L=680μ H.R=82Ω 。 

2.2 AT88RF256型射頻卡 

    AT88RF256—12卡是美國(guó)ATMEL公司推出的一款基于125 kHz工作頻率的感應(yīng)卡,可以加密.?dāng)?shù)據(jù)量為256位。作為典型的低頻、加密和可讀寫(xiě)卡.AT88RF256一12在市場(chǎng)上有著廣泛的應(yīng)用前景。AT88RF256—12由電路和線圈組成.電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。  

AT88RF256—12卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

    電路的L1引腳和L2引腳與線圈連接,當(dāng)線圈的電感為10.1 mH時(shí),卡片的工作頻率為125 kHz。其工作電源由片內(nèi)線圈與電路內(nèi)置電容產(chǎn)生LC振蕩蓄電提供.AT88RF 256一12設(shè)計(jì)時(shí)把電容內(nèi)置到電路中,既減少了卡的加工環(huán)節(jié).又提高了模塊及成卡的成品率和可靠性。LC振蕩產(chǎn)生的電能經(jīng)卡片內(nèi)的電源電路變換后分別提供給控制部分和EEPROM單元。 

射頻卡讀寫(xiě)器編解碼及軟件流程 

3.1 射頻卡的寄存器和命令 

    卡片內(nèi)部的EEPROM分為lO頁(yè).每頁(yè)包括32位,其內(nèi)容如表2所示。  

EEPROM的頁(yè)面內(nèi)容

    用戶對(duì)卡的操作包括讀卡、寫(xiě)卡、核對(duì)密碼、停止卡等,必須按以下7個(gè)命令格式來(lái)執(zhí)行上述操作: 
    0A2A1A010:寫(xiě)第A2A1A0頁(yè)32位的EEPROM; 
    0A2Al A001:讀第A2A1A0頁(yè)32位的EEPROM; 
    000011:數(shù)據(jù)固化命令(8位); 
    010011:寫(xiě)卡片控制位命令(24住): 
    000111:寫(xiě)卡片密碼命令: 
    011000:停止卡命令: 
    011100:核對(duì)密碼命令。 

3.2 射頻卡的控制要點(diǎn) 

3.2.1 編碼要求
 
    AT88RF256卡在默認(rèn)狀態(tài)下讀卡片用MILLLER(密勒)碼,寫(xiě)命令數(shù)據(jù)用MANCHESTER(曼徹斯特)碼。初始化下,密勒碼元寬度是。128μ8,曼徹斯特碼元寬度是256μs。 

3.2.2 發(fā)送命令的時(shí)間 

    讀寫(xiě)器要對(duì)卡片發(fā)送命令,除了卡片要進(jìn)入射頻場(chǎng)內(nèi)獲取能量外,發(fā)送時(shí)間也受限制??ㄆM(jìn)入射頻場(chǎng)后,按如下格式向讀寫(xiě)卡器循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù):起始位;32~152位(長(zhǎng)度可自行設(shè)定)的ID數(shù)據(jù);停止位;8位收聽(tīng)窗(Listening Window)。 

    圖4示出基站模塊的DATA OUT引腳的輸出波形,在每個(gè)數(shù)據(jù)包之間都有一個(gè)持續(xù)8位密勒碼元寬度的低電平狀態(tài)的收聽(tīng)窗。只有在收聽(tīng)窗第2位至第7位,射頻才可以接收讀寫(xiě)卡器發(fā)送的讀、寫(xiě)命令。所以本設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵是如何捕捉到收聽(tīng)窗,這屬于讀卡和解碼操作的一部分,解碼是建立在對(duì)基站模塊DATA OUT引腳的波形分析的基礎(chǔ)上的。 

基站模塊的DATA OUT引腳的輸出波形

3.2.3 發(fā)送命令格式 

    基站根據(jù)需要在7種命令格式中選擇向射頻卡發(fā)送的命令,當(dāng)發(fā)送帶有數(shù)據(jù)的命令時(shí),在命令的最后要添加一個(gè)bit的校驗(yàn)位.校驗(yàn)位是命令字和所有參數(shù)的奇校驗(yàn)??ㄆ邮盏矫詈笠葘?duì)奇偶校驗(yàn)位.只有當(dāng)校驗(yàn)位正確時(shí)才真正地執(zhí)行命令,否則將返回ID,不執(zhí)行命令。這樣可以有效避免因?yàn)榭臻g干擾而對(duì)卡片數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤操作.大大提高卡片讀寫(xiě)的可靠性。 

3.2.4 多張卡沖突 

    在開(kāi)發(fā)過(guò)程中,多張卡片同時(shí)進(jìn)場(chǎng)時(shí),DATAOUT引腳的波形相當(dāng)于若干個(gè)卡片單獨(dú)進(jìn)場(chǎng)時(shí)的波形的疊加,無(wú)法選定某一卡片進(jìn)行讀寫(xiě)。出現(xiàn)這種情況時(shí),為了避免誤寫(xiě)卡的操作,等待檢測(cè)到只有惟一的卡片在場(chǎng)內(nèi)時(shí)再進(jìn)行所需的操作。 

3.3 程序設(shè)計(jì) 

    已知密勒碼元寬度為128μs,卡片ID的長(zhǎng)度是32位,只能在收聽(tīng)窗的第2位至第7位發(fā)送命令。下面是用PIC單片機(jī)編寫(xiě)的收聽(tīng)窗程序。其中RB口的OUT引腳輸入的是基站模塊DATA OUT引腳的信號(hào),參考圖2。出錯(cuò)返回5AH,正確返回OH。 

LISTEN: MOVLW .80 
         MOVWF CARDDEL. 
LISLOOP:MOVIJW .70 
         MOVWF D1 
         BTFSC RB,OUT 
         GOTO LISTEN2 
LISTENl:NOP 
         BTFSC RB,OUT 
         GOTO LISTEN0 
         DECFSZ D1.1 
         GOTO LISTENl 
         RETLW OH 
LISlEN2:NOP 
         BTFSS RB,OUT 
         GOTO LISTIEN0 
         DECFSZ D1,1 
         GOTO LJSTEN2 
         RETLW 5AH 
LISTEN0:DECFSZ CARDDEL,1 
         GOTO LISLOOP 
         RETLW 5AH 

    在正確跟蹤收聽(tīng)窗的基礎(chǔ)上,以曼徹斯特編碼格式向射頻卡第5頁(yè)寫(xiě)入32位數(shù)據(jù)為例,如圖5所示。每當(dāng)成功寫(xiě)入某頁(yè)32位數(shù)據(jù)后??ㄆh(huán)發(fā)送新寫(xiě)入的數(shù)據(jù),直至卡片退場(chǎng)。這就方便了用戶對(duì)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。 

收聽(tīng)窗的程序流程

4 結(jié)束語(yǔ) 

    由于基站模塊集成了調(diào)制解調(diào)功能,所以通信上只需注重基帶信號(hào)的處理,降低了設(shè)計(jì)難度。這套射頻卡讀寫(xiě)器已經(jīng)應(yīng)用到電能表預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)中,替代了一批原先使用的普通IC卡電表,系統(tǒng)的可靠性得到用戶的肯定,加上射頻卡操作便捷,該系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分看好。 

本文關(guān)鍵詞:射頻卡讀寫(xiě)器,AT88RF256,PIC,頻卡讀寫(xiě)器,AT88RF256,PIC單,卡讀寫(xiě)器,AT88RF256,PIC單片,讀寫(xiě)器,AT88RF256,PIC單片機(jī),寫(xiě)器,AT88RF256,PIC單片機(jī),,器,AT88RF256,PIC單片機(jī),讀,,AT88RF256,PIC單片機(jī),讀寫(xiě),AT88RF256,PIC單片機(jī),讀寫(xiě)器,T88RF256,PIC單片機(jī),讀寫(xiě)器,,88RF256,PIC單片機(jī),讀寫(xiě)器,射,8RF256,PIC單片機(jī),讀寫(xiě)器,射頻,RF256,PIC單片機(jī),讀寫(xiě)器,射頻卡,F
回到頂部