RFID讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)

摘 要：為了掌握RFID技術(shù)并應(yīng)用，介紹一個(gè)基于U2270B的125 kHz的射頻卡讀寫(xiě)器。它主要用軟件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)Temic卡讀和寫(xiě)操作，且利用CH375芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的USB通信及數(shù)據(jù)傳輸，及利用SD卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及原始數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，利用SD卡橋接芯片W86L388D實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的SD卡SD模式通信操作。該讀卡器在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)取得了很好的效果，相時(shí)于傳統(tǒng)條形碼識(shí)別有巨大優(yōu)勢(shì)，且引入U(xiǎn)SB和SD技術(shù)。
關(guān)鍵詞：RFID；USB；SD；U2270B；CH375；W86L388D；Temic；EM4100

O 引 言
射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)是利用感應(yīng)、電磁場(chǎng)或電磁波為傳輸手段，完成非接觸式雙向通信，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別卡最大的優(yōu)點(diǎn)就在于非接觸，因此完成識(shí)別工作時(shí)無(wú)須人工干預(yù)，適于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化且不易損壞，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻卡，操作快捷方便。目前，射頻識(shí)別技術(shù)己經(jīng)廣泛使用，準(zhǔn)備接替目前許多人工完成的工作程序。
RFID技術(shù)是一個(gè)嶄新的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，它不僅涵蓋了射頻技術(shù)，還包含了射頻技術(shù)、密碼學(xué)、通信原理和半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，是一個(gè)多學(xué)科綜合的新興學(xué)科。因此，對(duì)RFID技術(shù)的認(rèn)識(shí)和研究具有深遠(yuǎn)的理論意義。隨著21世紀(jì)數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，基于遠(yuǎn)程信息化網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)和移動(dòng)商務(wù)的社會(huì)需求，RFID技術(shù)智能管理系統(tǒng)將在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮巨大的作用。RFID技術(shù)正在成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)蔓延開(kāi)來(lái)，研究開(kāi)發(fā)RFID技術(shù)有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。
一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標(biāo)簽、讀寫(xiě)器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成。其中RFID標(biāo)簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用以惟一標(biāo)識(shí)標(biāo)簽所附著的物體。與傳統(tǒng)的識(shí)別方式相比，RFID技術(shù)無(wú)需直接接觸、無(wú)需光學(xué)可視、無(wú)需人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并且認(rèn)為是條形碼標(biāo)簽的未來(lái)代替品。RFID系統(tǒng)的工作原理框圖如圖1所示。

讀寫(xiě)器通過(guò)天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)：當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器工作場(chǎng)時(shí)，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而RFID標(biāo)簽獲得能量被激活并向讀寫(xiě)器發(fā)出自身編碼等信息；讀寫(xiě)器接收到來(lái)自標(biāo)簽的載波信號(hào)，對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后送至計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行處理；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)；RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。
RFID針對(duì)常用的接觸式識(shí)別系統(tǒng)的缺點(diǎn)加以改良，采用射頻信號(hào)以無(wú)線方式傳送數(shù)據(jù)資料，因此識(shí)別卡不必與讀卡機(jī)接觸就能讀寫(xiě)數(shù)據(jù)資料。

1 系統(tǒng)總體簡(jiǎn)介
本系統(tǒng)以AT89252單片機(jī)為控制核心，利用RFID讀寫(xiě)基站U2270B對(duì)Temic公司的射頻卡(本系統(tǒng)使用EM4100卡)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。在通信方面使用USB高速通信接口，采用南京沁恒公司的USB主控芯片CH375。數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)管理利用SD卡。系統(tǒng)總體框如圖2所示。

2 RFID讀寫(xiě)模塊
U2270B的載波頻率為100～150 kHz，其調(diào)制方式為曼徹斯特碼和雙相位碼。U2270B的電源供給可為5 V的穩(wěn)壓電源或者是12 V的汽車(chē)蓄電池。它可以為RF場(chǎng)提供能量，其中在短距離運(yùn)用時(shí)，外圍驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。U2270B還具有信號(hào)微調(diào)能力，而且其讀寫(xiě)距離可達(dá)7～10 cm。U2270B還具有電壓輸出功能可以給微處理器或其他外圍電路供電。