非接觸式e5551讀寫器的開發(fā)

摘要：介紹了非接觸式ｅ５５５１卡工作原理和與單片機(jī)的接口，給出了非接觸式ｅ５５５１卡讀寫器的硬件電路和讀卡、寫卡程序流程圖。

射頻識別ＲＦＩＤ?Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代興起的一項自動識別技術(shù)，它利用無線射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信。ＲＦＩＤ系統(tǒng)中卡片與讀寫器之間無須物理接觸即可完成識別，可實現(xiàn)多目標(biāo)識別和運動目標(biāo)識別，應(yīng)用范圍更加廣泛。

根據(jù)工作頻率不同，ＲＦＩＤ系統(tǒng)可分為低頻、中頻、高頻系統(tǒng)。低頻系統(tǒng)一般工作在１００ｋＨｚ～５００ｋＨｚ，中頻系統(tǒng)工作在１０ＭＨｚ～１５ＭＨｚ，它們主要適用于短距離、低成本識別?高頻系統(tǒng)工作在８５０ＭＨｚ～９５０ＭＨｚ以及２．４ＧＨｚ～５ＧＨｚ的微波段，適用于距離長、讀寫數(shù)據(jù)率高的場合。本文介紹的ｅ５５５１ ＲＦＩＤ系統(tǒng)屬于低頻系統(tǒng)，工作頻率范圍為１００ｋＨｚ～１５０ｋＨｚ，最大識別距離約為２０ｃｍ。

１ 非接觸式ｅ５５５１卡工作原理

ｅ５５５１ ＲＦＩＤ系統(tǒng)組成如圖１所示。其中ＰＣ通過ＲＳ４８５通信遠(yuǎn)程操作ｅ５５５１讀寫器。讀寫器利用微控制器（ＭＣＵ）與ｅ５５５１卡進(jìn)行交互讀寫。

通過ｅ５５５１卡內(nèi)線圈在特定交變磁場?１００ｋＨｚ～１５０ｋＨｚ?中耦合，ｅ５５５１獲得感應(yīng)電流，再通過整流得到直流加到卡內(nèi)電路，ｅ５５５１得到工作電壓和電流。通過讀寫器的線圈感應(yīng)ｅ５５５１卡產(chǎn)生的磁場來讀�。澹担担担卑l(fā)送的數(shù)據(jù)。

１．１ ｅ５５５１卡的存儲結(jié)構(gòu)

ｅ５５５１卡內(nèi)置２６４位ＥＥＰＲＯＭ。這些ＥＥＰＲＯＭ共分為８塊，每塊３３位，其分布如圖２所示。其中ＢＬＯＣＫ０存儲ｅ５５５１卡的參數(shù)設(shè)置信息；ＢＬＯＣＫ７在口令加密功能啟動時存放ｅ５５５１卡的讀寫控制密碼，當(dāng)加密功能沒有使用時存放用戶數(shù)據(jù)；其它六個存儲塊存放各種數(shù)據(jù)。

１．２ ｅ５５５１卡工作參數(shù)的設(shè)定

ＢＬＯＣＫ０用于設(shè)置ｅ５５５１卡的各種操作特性，如同步信號、數(shù)據(jù)流格式、數(shù)據(jù)流長度、加密、口令喚醒和停止發(fā)射的啟用／關(guān)閉等。

（１）位率（Ｂｉｔｒａｔｅ）設(shè)定：位率可設(shè)置為ＲＦ／８、ＲＦ／１６、ＲＦ／３２、ＲＦ／４０、ＲＦ／５０、ＲＦ／６４、ＲＦ／１００、ＲＦ／１２８，由第１２、１３、１４位確定。其中ＲＦ指載波頻率?Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?。

（２）調(diào)制方式設(shè)定：調(diào)制方式由兩部分組成。第一部分為二進(jìn)制編碼方式，有直接編碼、曼切斯特編碼和雙相位編碼三種方式，由第１６、１７位確定；第二部分為頻率調(diào)制方式，有相位鍵控、頻率鍵控和直接編碼三種方式，由第１８、１９、２０位確定。

（３）口令加密設(shè)定：由第２８位決定。該位置１啟動口令加密功能，在啟動口令加密功能前應(yīng)該事先在ＢＬＯＣＫ７寫入密碼。啟動口令加密功能后，用戶對ｅ５５５１卡中數(shù)據(jù)進(jìn)行修改均要求提供密碼驗證，密碼正確時修改有效，否則修改無效。

圖3 e5551芯片上電后線圈兩端的電壓

（４）請求應(yīng)答（Ａｎｓｗｅｒ Ｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）設(shè)定：由第２３位決定。該位置１啟動ＡＯＲ功能，這時ｅ５５５１卡進(jìn)入射頻區(qū)后不主動發(fā)射數(shù)據(jù)，由基站給ｅ５５５１卡發(fā)射喚醒命令后再發(fā)射數(shù)據(jù)。該功能要求首先啟動口令加密功能，即基站喚醒ｅ５５５１卡必須在喚醒命令序列中向ｅ５５５１卡發(fā)射口令密碼，ｅ５５５１卡檢測到合法喚醒命令時才恢復(fù)發(fā)射數(shù)據(jù)。

（５）同步信號設(shè)定：ｅ５５５１卡可以使用兩種不同的同步信號—Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ和Ｂｌｏｃｋ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ。Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ在每個數(shù)據(jù)循環(huán)開始時出現(xiàn)；Ｂｌｏｃｋ Ｔｅｒｍｉｎａｔｏｒ在每個ＢＬＯＣＫ數(shù)據(jù)開始時出現(xiàn)。兩種同步信號分別由第２９、３０位確定，它們既可以獨立使用也可以結(jié)合使用。

（６）發(fā)射最大數(shù)據(jù)塊數(shù)設(shè)定（ＭＡＸＢＬＫ）：由第２５、２６、２７位確定。當(dāng)ＭＡＸＢＬＫ設(shè)置為０時，ｅ５５５１卡只發(fā)射ＢＬＯＣＫ０的數(shù)據(jù)給基站；當(dāng)設(shè)置為１時?ｅ５５５１卡只發(fā)射ＢＬＯＣＫ１的數(shù)據(jù)給基站；當(dāng)設(shè)置為２時，ｅ５５５１卡發(fā)射ＢＬＯＣＫ１和ＢＬＯＣＫ ２的數(shù)據(jù)給基站，余者依次類推。在啟動口令加密功能后ＭＡＸＢＬＫ的值應(yīng)小于７，這樣ｅ５５５１將不發(fā)射ＢＬＯＣＫ７的數(shù)據(jù)。

２ ｅ５５５１卡的讀寫

２．１ ｅ５５５１卡的讀

讀ｅ５５５１卡是指Ｕ２２７０Ｂ通過ＭＣＵ進(jìn)行讀卡。在ｅ５５５１卡內(nèi)部，有個與ｅ５５５１芯片相連的線圈，該線圈是ｅ５５５１芯片供電與讀卡器的雙向通信接口。ｅ５５５１卡就是利用該線圈產(chǎn)生具有阻尼特性的載頻信號向讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)。具體工作原理如圖３所示。

當(dāng)ｅ５５５１卡接近讀卡器時，由讀卡器振蕩電路產(chǎn)生的磁場感應(yīng)ｅ５５５１卡內(nèi)的ＬＣ調(diào)諧電路產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流經(jīng)過ｅ５５５１芯片內(nèi)的整流器和過壓保護(hù)電路得到ｅ５５５１芯片的直流工作電壓，形成上電復(fù)位，對應(yīng)圖３中的第一段；接著讀�。澹担担担毙酒瑑�(nèi)ＢＬＯＣＫ０的數(shù)據(jù)，即圖３中的第二段；約２ｍｓ后，ｅ５５５１卡按照設(shè)定的工作模式發(fā)送數(shù)據(jù)，首先從ＢＬＯＣＫ１的第一位開始，直到ＭＡＸＢＬＫ所設(shè)定的最大塊的最后一位。

２．２ ｅ５５５１卡的寫

寫ｅ５５５１卡指Ｕ２２７０Ｂ通過ＭＣＵ進(jìn)行寫卡。讀卡器通過對ｅ５５５１卡內(nèi)流

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