可讀/寫射頻卡芯片e5550及其應(yīng)用

關(guān)鍵詞：讀／寫；射頻卡；e5550

１　ｅ５５５０的功能特點

１．１ ｅ５５５０的主要特點

ｅ５５５０是由美國ＴＥＭＩＣ和ＡＴＭＥＬ公司生產(chǎn)的低成本可讀／寫射頻卡芯片。目前國內(nèi)很多公司均可向用戶提供將ｅ５５５０封裝成標(biāo)準(zhǔn)射頻ＩＣ卡的服務(wù)。由于ｅ５５５０可以和低成本的射頻卡基站Ｕ２２７０Ｂ構(gòu)成完整的射頻卡應(yīng)用系統(tǒng)（關(guān)于Ｕ２２０Ｂ的介紹參見有關(guān)文章），且具有很高的性能價格比，因此在公交系統(tǒng)、餐飲服務(wù)系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。筆者將ｅ５５５０射頻卡應(yīng)用到高校學(xué)生水電管理系統(tǒng)中，取得了良好的效果。ｅ５５５０的功能特點如下：

●采用低功耗、低電壓ＣＭＯＳ結(jié)構(gòu)；

●采用非接觸電感耦合方式來獲取電源；

●工作頻率為１００～１５０ｋＨｚ；

●內(nèi)含２６４位非易失性存儲器，其中２２４位可供用戶自由使用；

●具有存儲區(qū)塊保護(hù)和密碼保護(hù)功能；

●位傳送速率可選。根據(jù)需要可以選擇射頻頻率的８、１６、３２、４０、５０、６４、１００、１２８分頻速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；

●能提供二進(jìn)制碼、幅移鍵控、頻移鍵控、曼徹斯特編碼和雙相位碼多種調(diào)制方式；

●具有多種工作方式可供選擇。

１．２ ｅ５５５０的引腳功能

ｅ５５５０采用ＤＯＷ和ＳＯ８兩種封裝形式，采用ＳＯ８封裝的引腳排列如圖１所示，由于芯片的工作電源是通過連接在引腳１和引腳８的天線感應(yīng)獲得的，因此將ｅ５５５０芯片封裝到卡內(nèi)時，第２～７引腳是開路的。ｅ５５５０的引腳功能描述見表１所列。

表1 e5550引腳功能描述

２　內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作模式設(shè)置

圖２是ｅ５５５０內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，現(xiàn)將各主要功能模塊介紹如下：

２．１ ｅ５５５０的內(nèi)部主要功能模塊

（１） 模擬信號處理前端

模擬信號處理前端一般與射頻卡天線直接連接，它通過射頻卡天線與射頻卡讀寫器基站（以下簡稱基站）天線的電感耦合作用來為芯片提供工作電源，同時通過磁場進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送。它主要由可對天線感應(yīng)的交流電壓進(jìn)行整流的整流回路、時鐘信號拾取回路、用于向基站傳輸數(shù)據(jù)的可關(guān)斷負(fù)載和用于從基站接收數(shù)據(jù)的磁場間隙檢測器構(gòu)成。

（２）主控制器

主控制器回路主要用于完成以下功能：

●上電后從ＥＥＰＲＯＭ中的“０”數(shù)據(jù)塊讀取工作模式?

●控制對寄存器的讀／寫訪問?

●進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和錯誤信息處理?

●對傳送數(shù)據(jù)流的操作碼進(jìn)行解碼?

●在密碼保護(hù)模式下進(jìn)行密碼驗證。

（３） 位速率發(fā)生器

由于ｅ５５５０有多種數(shù)據(jù)傳送速率可供用戶選擇，因此，通過位速率發(fā)生器可按照用戶設(shè)定的數(shù)據(jù)傳送速率來產(chǎn)生相應(yīng)的時鐘信號。

（４）寫譯碼器

對ｅ５５５０的寫操作是靠嚴(yán)格控制磁場間隙的時間來完成的，數(shù)據(jù)“０”和“１”對應(yīng)著不同的磁場寬度。該回路主要用于從帶有間隙的磁場中檢出真實數(shù)據(jù)流。

（５）模式寄存器

模式寄存器是一個３２位ＲＡＭ，主要用于存儲從ＥＥＰＲＯＭ的“０”數(shù)據(jù)塊讀出的用戶模式設(shè)置數(shù)據(jù)，每次上電后或程序復(fù)位后將自動執(zhí)行一次調(diào)用操作。

（６）調(diào)制器

調(diào)制器用于對基站傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制方式可由用戶在曼徹斯特編碼、二進(jìn)制編碼和雙相位碼中選擇，考慮到基站解碼的方便，一般選擇曼徹斯特編碼方式。

２．２ ｅ５５５０的存儲器

ｅ５５５０內(nèi)部的非易失性存儲器共有２６４位，分８個數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊由１個鎖定位（Ｌ）和３２位數(shù)據(jù)位構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖３所示。

每個數(shù)據(jù)塊的第０位為該數(shù)據(jù)塊的鎖定位，一旦對應(yīng)數(shù)據(jù)塊的該位被置為“１”，則該數(shù)據(jù)塊將不能再被重新編程，這一點用戶是必須加以注意的，除非該塊的數(shù)據(jù)為永久密碼或身份識別碼等不需要改變的數(shù)據(jù)，否則不要將Ｌ位置為“１”。數(shù)據(jù)塊７一般用于存儲３２位用戶密碼，故在密碼保護(hù)模式下對芯片的讀／寫操作均需進(jìn)行密碼匹配識別。數(shù)據(jù)塊０用于設(shè)置芯片的工作模式，一般情況下。當(dāng)工作模式確定后，為了防止意外的更改，最好將該數(shù)據(jù)塊鎖定。

２．３ ｅ５５５０的工作模式設(shè)置

ｅ５５５０的工作模式由ＥＥＰＲＯＭ數(shù)據(jù)塊０的１２～３２位決定，圖４所示為具體格式，具體含義見表２。

表2 e5550工作模式設(shè)置描述

３　對ｅ５５５０的操作和注意事項

除了對ｅ５５５０的工作方式進(jìn)行正確的設(shè)置以外，使用當(dāng)中必須正確理解ｅ５５５０和基站間傳送數(shù)據(jù)的規(guī)則。下面對讀／寫ｅ５５５０射頻卡的工作過程作以簡要說明。

３．１ 基站向ｅ５５５０傳送數(shù)據(jù)

基站給ｅ５５５０射頻卡發(fā)送數(shù)據(jù)時，也要對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以使數(shù)據(jù)信號加載到天線的發(fā)射信號中。ＴＥＭＩＣ低頻段射頻產(chǎn)品采用改變發(fā)射天線負(fù)載的方式來對信號進(jìn)行編碼。這種方式用短暫的射頻間隙把射頻信號分割成不同長短的區(qū)間，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的編碼?；緜魉蛿?shù)據(jù)的起始場間隙比其它間隙要長，這個較長的間隙用于與射頻卡讀數(shù)據(jù)的同步。ｅ５５５０在接收數(shù)據(jù)時，將長度為１６～３２個場時鐘（典型值為１０００μｓ）長度的射頻場當(dāng)作數(shù)據(jù)“０”，而將４８～６４個場時鐘（典型值為３５０μｓ）長度的射頻場當(dāng)作數(shù)據(jù)“１”，標(biāo)準(zhǔn)場間隙時間典型值可?。常埃?FONT face=Arial>μｓ。在編制基站程序時，可以采用中斷射頻場的方法來對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送。

３．２ 由ｅ５５５０向基站傳送數(shù)據(jù)

從射頻卡返回給基站的數(shù)據(jù)采用編碼方式發(fā)射，具體采用哪種編碼方式可視具體應(yīng)用而定。由于基站芯片Ｕ２２７０Ｂ不能自動完成解碼工作，因此，解碼任務(wù)主要由與基站連接的微處理器來完成，而這會給程序的編制帶來一定的困難。目前關(guān)于曼徹斯特解碼的應(yīng)用資料較多，因此，建議采用曼徹斯特編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)的回收。

３．３ 使用注意事項

由于ｅ５５５０采用數(shù)據(jù)塊方式傳送數(shù)據(jù)，因而在使用中要注意以下幾個問題：

（１）ｅ５５５０發(fā)射數(shù)據(jù)時的位順序

ｅ５５５０向基站發(fā)射數(shù)據(jù)時是根據(jù)工作模式的設(shè)置從第１區(qū)開始循環(huán)發(fā)射的。每塊數(shù)據(jù)的發(fā)射都是低位在前高位在后，即每一個數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)的發(fā)射都是從第１位數(shù)據(jù)開始到第３２位數(shù)據(jù)結(jié)束，其中各區(qū)的鎖定位是不發(fā)射的。

（２）存儲位置的確定

ｅ５５５０卡每次讀／寫的單位為３２位，所以要用４個字節(jié)的空間存儲一個數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)。因此，進(jìn)行基站程序設(shè)計時，一定要注意字節(jié)內(nèi)的移位操作和字節(jié)地址變化的結(jié)合，避免出現(xiàn)讀寫數(shù)據(jù)的混亂，尤其要注意不要對鎖定位產(chǎn)生誤寫入操作。

（３ ）解碼程序的調(diào)試

根據(jù)對ｅ５５５０發(fā)射數(shù)據(jù)的調(diào)制方式，解碼程序的編制必須嚴(yán)格遵守相應(yīng)方式的時序規(guī)則。調(diào)試過程中最好能使用帶有存儲功能的邏輯分析儀捕捉ｅ５５５０卡返回的數(shù)據(jù)，然后反復(fù)調(diào)整程序的時間常數(shù)，減少誤碼率，提高數(shù)據(jù)傳送的效率。

４　結(jié)論

以ｅ５５５０芯片為基片的射頻卡是低成本射頻卡應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中較好的選擇，由于其工作頻率為１００～１５０ｋＨｚ，因而給基站電路的開發(fā)與調(diào)試帶來了極大的方便。在筆者承擔(dān)的某省教育廳“高校學(xué)生公寓水電綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)”項目中，采用Ｕ２２７０Ｂ基站芯片構(gòu)成用電和用水計量裝置，ｅ５５５０射頻卡作為預(yù)付費載體，取得了良好的應(yīng)用效果。