基于S6700 的閱讀器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引言
RFID 技術(shù)是一個(gè)嶄新的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，它不僅涵蓋了微波技術(shù)與電磁學(xué)理論，而且還包括通信原理及半導(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。同其他一些識(shí)別技術(shù)相比，射頻識(shí)別技術(shù)具有高效快捷、非接觸、無(wú)污染、識(shí)別率高等突出優(yōu)點(diǎn)。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。
1. RFID 系統(tǒng)分析
系統(tǒng)屬于遙耦合中的疏耦合射頻識(shí)別系統(tǒng)，主要由應(yīng)答器、閱讀器、天線(xiàn)、通訊模塊及人機(jī)接口等幾部分組成。

圖1 RFID 系統(tǒng)框圖

當(dāng)閱讀器向應(yīng)答器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)處理機(jī)將該數(shù)據(jù)先送給射頻接口電路，與振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)相同，產(chǎn)生出調(diào)制信號(hào)，然后由天線(xiàn)傳送給應(yīng)答器，IC 卡根據(jù)不同的命令做出不同應(yīng)答。當(dāng)閱讀器接收應(yīng)答器傳回的數(shù)據(jù)時(shí)，由天線(xiàn)接受來(lái)自應(yīng)答器的調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)射頻接口將數(shù)據(jù)還原，然后在單片機(jī)中作相應(yīng)的處理，可以通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行互動(dòng)或者由通訊接口傳送給上位機(jī)。

對(duì)于一個(gè)非接觸式數(shù)據(jù)載體的讀寫(xiě)操作，一般是嚴(yán)格按照“主一從”原則來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這意味著閱讀器和電子標(biāo)簽的所有動(dòng)作均應(yīng)有通信協(xié)議或軟件來(lái)控制。RFID 系統(tǒng)的閱讀器均可以簡(jiǎn)化為三大基本功能模塊：由收發(fā)系統(tǒng)組成的高頻接口、控制系統(tǒng)以及和外界其它設(shè)備通信用的各種標(biāo)準(zhǔn)接口，如 USB 接口、RS232 接口、RS485 接口、與 Internet 連接的網(wǎng)口以及與打印機(jī)相連的并口等。

1. 2．RFID 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及接口實(shí)現(xiàn)

2. 2.1 MCU 與 S6700 芯片接口電路設(shè)計(jì)

在此設(shè)計(jì)中選用了 PIC16F877A 單片機(jī)作為控制器，PIC16F877A 單片機(jī)有豐富的位操作指令，精簡(jiǎn)的指令集,能夠模擬 RI-R6C-001A (RI-R6C-001A 芯片是TI 公司最新開(kāi)發(fā)的針對(duì)應(yīng)答器讀寫(xiě)的多協(xié)議收發(fā)器)傳送數(shù)據(jù)的時(shí)序以及時(shí)鐘切換的時(shí)序。

圖2 MCU 與 S6700 芯片接口電路

S6700 閱讀器芯片提供給用戶(hù)數(shù)字接口的信號(hào)線(xiàn)為 DIN、DOUT、SCLOCK ，通過(guò)這三根線(xiàn)可完成控制器與 RI-R6C-001A 芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng) RI-R6C-001A 要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘由單片機(jī)控制，當(dāng)它要接收數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘由該芯片控制，設(shè)計(jì)中作者采用PIC16F877 單片機(jī)的 RA0、RA1、RA2 與 SCLOCK、DIN、DOUT 通過(guò)模擬的方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù),執(zhí)行符合射頻系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的命令，MCU 與S6700 芯片接口電路如圖2 所示。

2.2 閱讀器通信接口

在RFID 系統(tǒng)中，用作上位機(jī)的PC 機(jī)系統(tǒng)與閱讀器之間經(jīng)常要進(jìn)行信息交換。由于系統(tǒng)中采用的單片機(jī)PIC16F877 帶有串口，因而兩者之間的通信可通過(guò)串行口完成。但是，在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)主控PC 機(jī)和閱讀器相隔很遠(yuǎn)，為保證數(shù)據(jù)能高速及時(shí)、安全地傳至PC 機(jī)，閱讀器與PC 機(jī)之間采用RS485 協(xié)議的串行通行較為合理。

圖3 單片機(jī)接口電路

單片機(jī) PIC16F877A 串行通信模塊的 URXD、UTXD 電平符合 TTL/CMOS 標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)PC 機(jī)的 RXMCU 有電平輸入時(shí)，它首先通過(guò) 6N137 光電隔離，保護(hù)單片機(jī)不受干擾，由O 腳輸出到 DI，從而轉(zhuǎn)化為 RS485 電平由 Y、Z 輸出。反之，PC 機(jī)的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成的MAX490 的 A、B 端有輸入，將首先轉(zhuǎn)換為 R0 輸出，然后經(jīng)過(guò)光電隔離后最終由TXMCU 輸出。

圖4 PC 機(jī)接口電路