基于AVR單片機(jī)的125 kHz簡(jiǎn)易R(shí)FID閱讀器設(shè)計(jì)
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4．2 EM4100數(shù)據(jù)編碼方式
EM4100采用曼徹斯特編碼，如圖4所示：位數(shù)據(jù)“1”對(duì)應(yīng)著電平下跳，位數(shù)據(jù)“0”對(duì)應(yīng)著電平上跳。在一串?dāng)?shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)序列中，兩個(gè)相鄰的位數(shù)據(jù)傳送跳變時(shí)間間隔應(yīng)為1P。若相鄰的位數(shù)據(jù)極性相同(相鄰兩位均為“O”或“1”)，則在兩次位數(shù)據(jù)傳送的電平跳變之間，有一次非數(shù)據(jù)傳送的、預(yù)備性的(電平)“空跳”。電平的上跳、下跳和空跳是確定位數(shù)據(jù)傳送特征的判據(jù)。在曼徹斯特碼調(diào)制方式下，M4100每傳送一位數(shù)據(jù)的時(shí)間是64個(gè)振蕩周期，其值由RF／n決定。若載波頻率為125 kHz，則每傳送一位的時(shí)間為振蕩周期的64分頻，即位傳送時(shí)間為：1P=64／125 kHz=512μs，則半個(gè)周期的時(shí)間為256μs。
4．3 解碼軟件設(shè)計(jì)
ATmega8單片機(jī)T／C1的輸入捕捉功能是AVR定時(shí)／計(jì)數(shù)器的一個(gè)非常有特點(diǎn)的功能，T／C1的輸入捕捉單元可用于精確捕捉一個(gè)外部事件的發(fā)生，記錄事件發(fā)生的時(shí)間印記。當(dāng)一個(gè)輸入捕捉事件發(fā)生時(shí)，T／C1的計(jì)數(shù)器TCNTl中的計(jì)數(shù)值被寫入輸入捕捉寄存器ICRl中，并置位輸入捕獲標(biāo)志位ICFl，產(chǎn)生中斷申請(qǐng)。可通過設(shè)置寄存器TCCRlB的第6位ICESl來(lái)設(shè)定輸入捕捉信號(hào)觸發(fā)方式。本系統(tǒng)利用單片機(jī)的輸入捕捉功能進(jìn)行解碼。
由曼徹斯特編碼特點(diǎn)可知，每位數(shù)據(jù)都由半個(gè)周期的高電平和半個(gè)周期的低電平組成，因此可將一個(gè)位數(shù)據(jù)拆分為兩位，即位數(shù)據(jù)“1”可視為“10”，位數(shù)據(jù)“O”可視為“01”，則64位數(shù)據(jù)可視為由128位組成。為了獲得完整且連續(xù)存放的64位ID信息，在此接收兩輪完整的64位數(shù)據(jù)，即接收256位。則上一輪接收到的停止位后緊跟著的必然是本輪接收到的起始位，據(jù)此找出起始同步頭。再根據(jù)曼碼特點(diǎn)獲得ID卡的有效數(shù)據(jù)(“10”解碼為“1”；“01”解碼為“O”)并進(jìn)行LCR校驗(yàn)，若校驗(yàn)無(wú)誤，則將ID卡號(hào)輸出至PC機(jī)，并準(zhǔn)備下一次的解碼；否則，直接準(zhǔn)備下一次解碼。另外，在程序中首先定義一個(gè)數(shù)組bit[256]用來(lái)存放接收到的數(shù)據(jù)；定義一個(gè)變量flag用來(lái)標(biāo)記256位數(shù)據(jù)接收完成；定義一個(gè)變量error用來(lái)標(biāo)記校驗(yàn)有錯(cuò)誤產(chǎn)生。由于無(wú)ID卡靠近讀卡器的有效工作區(qū)時(shí)，單片機(jī)輸入捕捉引腳輸入的是高電平，因此在主程序中先設(shè)定為下降沿觸發(fā)，清零計(jì)數(shù)器TCNTl，打開T／C1的輸入捕捉功能。主程序流程圖如圖5所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/173352.htm
在輸入捕捉中斷程序中定義一個(gè)觸發(fā)沿標(biāo)志tr=1(用于表示由下降沿引起的觸發(fā))，同時(shí)定義一個(gè)無(wú)符號(hào)字符型變量i用來(lái)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，由于無(wú)符號(hào)字符型數(shù)據(jù)的取值范圍為O～255，所以當(dāng)接收完256位時(shí)，i的值再次變?yōu)?。接著判斷是否為合法跳變，由以上分析可知，電平跳變的時(shí)間為256μs或512μs為合法跳變。本系統(tǒng)使用8 MHz時(shí)鐘，T／C1設(shè)置為無(wú)預(yù)分頻，則系統(tǒng)周期為O．125μs，則256μs對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)值應(yīng)為2 048，512μs對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)值應(yīng)為4 096。取計(jì)數(shù)值TCNTl小于5 000為合法跳變依據(jù)，若TC-NTl大于5 000，則認(rèn)為是由干擾信號(hào)產(chǎn)生的非法跳變，并將其忽略，取TCNTl介于3 000～5 000之間為512μs跳變依據(jù)。若為合法跳變，由于是下降沿觸發(fā)的中斷，則認(rèn)為接收到一位數(shù)據(jù)“1”；若為合法跳變且3 000TCNTl5 000，則認(rèn)為接收到兩位數(shù)據(jù)“1”。
再將輸入捕捉觸發(fā)方式改為上升沿觸發(fā)，設(shè)定觸發(fā)沿標(biāo)志tr=0(用于表示由上升沿引起的觸發(fā))。當(dāng)中斷是由上升沿觸發(fā)時(shí)，執(zhí)行類似操作。圖6為中斷處理程序流程圖。
5 結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)硬件電路中功放和檢波部分采用分立元件構(gòu)成，無(wú)需讀卡基站芯片，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本極低；軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫，提出了一種曼徹斯特編碼的解碼方法。由于RS 232的傳輸距離最大只有15 m，因此對(duì)于需要遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送的場(chǎng)合，可以通過加入RS 485電路以提高傳輸距離，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集以及實(shí)行有關(guān)控制。在一些需要較遠(yuǎn)讀卡距離的應(yīng)用中，可通過改進(jìn)功率放大電路(例如采用D類功率放大電路)來(lái)提高功放的效率，從而增大發(fā)射功率，增大讀卡距離。通測(cè)試，系統(tǒng)可成功實(shí)現(xiàn)對(duì)EM4100 ID卡的讀取，經(jīng)過微調(diào)天線，最大讀取距離可達(dá)15 cm，且讀卡穩(wěn)定、成功率高，可將其應(yīng)用于門禁、公交等系統(tǒng)。
評(píng)論