基于SDIO接口的通用RFID讀寫器的開發(fā)

摘 要：介紹如何利用EM Microelectronic公司的射頻卡讀寫基站芯片EM4094和Arasan公司的SDIO接口芯片AC2200來構(gòu)建一種基于通用接口SDIO的即插即用型的RFID讀寫器，它可以在支持SDIO接口的掌上電腦或智能手機(jī)上使用，實現(xiàn)對13．56 MHz(ISOl5693，IS014443A／B／C等多種協(xié)議)RFID電子標(biāo)簽的讀寫，插拔方便，尺寸較小，可利用依托設(shè)備取電。這種方案為具有SDIO接口的智能終端提供了一種性能價格比很高的射頻識別功能的擴(kuò)展，從而使RFID在各
行業(yè)的應(yīng)用更加廣泛和靈活。
關(guān)鍵詞：SDIO接口；RFID射頻卡；SPI接口；讀寫基站

0 引 言
射頻識別(RFID)是利用無線方式對電子數(shù)據(jù)載體(電子標(biāo)簽)進(jìn)行識別的一種新興技術(shù)。與接觸式IC卡和條形碼識別等系統(tǒng)比較，它有著巨大的優(yōu)勢。利用射頻識別技術(shù)，能有效實現(xiàn)對數(shù)量大、分布區(qū)域廣的信息進(jìn)行智能化管理，達(dá)到高效快捷運(yùn)作的目的，特別是在第二代身份證、物流、交通航運(yùn)、自動收費(fèi)、超市、門禁系統(tǒng)管理、服務(wù)領(lǐng)域等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)RFID行業(yè)也正經(jīng)歷著深刻的變革。
然而，目前市場上的各類RFID讀卡設(shè)備仍然存在體積較大，接口不統(tǒng)一，傳輸速率較低等缺陷。已經(jīng)存在的便攜式RFID數(shù)據(jù)終端的價格卻很高，一般用戶接收不了，并且一個完整的RFID系統(tǒng)開發(fā)周期長，短時間內(nèi)無法占領(lǐng)市場等問題，都在一定程度上限制了本行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，讀卡設(shè)備小型化、接口標(biāo)準(zhǔn)化、速率最大化，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期必然成為今后RFID產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展趨勢。這種便攜式設(shè)備能夠嵌入到現(xiàn)有智能綜合平臺中，通過SDIO接口連接到智能手機(jī)，PDA、筆記本電腦、打印機(jī)、手持終端等便攜式前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，將獲取到的RFID數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)的SDIO接口與平臺進(jìn)行高速傳輸?？梢詽M足于身份認(rèn)證、商業(yè)物流、電子票據(jù)、新一代智能信用卡、產(chǎn)品防偽、POS及銀行卡終端等應(yīng)用。

l 硬件系統(tǒng)框圖
硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。工作流程如下：

SDIO接口芯片負(fù)責(zé)把SD總線上的信息流轉(zhuǎn)化為RS 232串口的信息，這樣可以和單片機(jī)進(jìn)行簡單的溝通，因為一般的單片機(jī)都具有串口。
CPU根據(jù)接收的指令，通過SPI口向RFID讀寫基站EM4094發(fā)出命令，并得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)(來自于卡片或者EM4094的設(shè)置信息)。
EM4094在得到CPU的命令后，對已經(jīng)位于天線范圍內(nèi)的卡片進(jìn)行操作，并返回相應(yīng)的信息。
由于EM4094的工作電壓為4．5～5．5 V，而SD接口提供的是3．3 V的電壓，所以要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換(DC―DC)；另一方面，為了提高讀寫距離，將3．3 V轉(zhuǎn)換為5 V是有好處的，但另一方面則增加了功耗，這可以通過合理的控制磁場打開的時間來解決。

2 軟件功能設(shè)計要求
讀寫器的軟件功能基本要實現(xiàn)以下3個方面：
2．1 需要支持13．56MHz頻率下的各種標(biāo)準(zhǔn)可讀寫卡片

3 SDIO卡接口標(biāo)準(zhǔn)
3．1 簡介
現(xiàn)在的電腦、PDA、智能手機(jī)中一般都配有SDIO卡接口。SDIO是帶有擴(kuò)展輸入／輸出功能的SD尺寸的卡。IO指輸入和輸出。SDIO可允許制造商開發(fā)能通過SDIO兼容插槽添加在產(chǎn)品中的硬件擴(kuò)展設(shè)備。許多基于SDIO的附加產(chǎn)品正在開發(fā)中，其中包括無線LAN和通信適配器、數(shù)字電視調(diào)諧器和GPS附件。SDIO兼容插槽可用于許多PDA和移動電話之上，并計劃用于其他更多的產(chǎn)品。
3．2 特性
兼容規(guī)范版本1．01；卡上錯誤校正；支持CPRM；兩個可選的通信協(xié)議：SD模式和SPI模式；可變時鐘頻率：O～25 MHz；通信電壓范圍：2．0～3. 6 V；工作電壓范圍：2．O～3．6 V；低電壓消耗：自動斷電及自動睡醒，智能電源管理；無需額外編程電壓；卡片帶電插撥保護(hù)；正向兼容MMC卡；高速串行接口帶隨即存?。恢С蛛p通道閃存交叉存??；快寫技術(shù)：一個低成本的方案，能夠超高速閃存訪問和高可靠數(shù)據(jù)存儲最大讀寫速率：10 Mb／s；最大10個堆疊的卡(20 MHz，VCC=2．7～3．6 V)；數(shù)據(jù)壽命：10萬次編程／擦除；CE和FCC認(rèn)證，◎PIP封裝技術(shù)；尺寸：24 mm寬×32 mm長×1．44 mm厚。