基于S6700 的閱讀器的設(shè)計與實現(xiàn)

引言
RFID 技術(shù)是一個嶄新的技術(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)，是一個多學(xué)科綜合的新興學(xué)科。同其他一些識別技術(shù)相比，射頻識別技術(shù)具有高效快捷、非接觸、無污染、識別率高等突出優(yōu)點。因此，對 RFID 技術(shù)的認(rèn)識和研究具有深遠(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別系統(tǒng)，主要由應(yīng)答器、閱讀器、天線、通訊模塊及人機接口等幾部分組成。

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，數(shù)據(jù)處理機將該數(shù)據(jù)先送給射頻接口電路，與振蕩器產(chǎn)生的本振信號相同，產(chǎn)生出調(diào)制信號，然后由天線傳送給應(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，由天線接受來自應(yīng)答器的調(diào)制信號，經(jīng)過射頻接口將數(shù)據(jù)還原，然后在單片機中作相應(yīng)的處理，可以通過人機界面進行互動或者由通訊接口傳送給上位機。

對于一個非接觸式數(shù)據(jù)載體的讀寫操作，一般是嚴(yán)格按照“主一從”原則來進行數(shù)據(jù)交換，這意味著閱讀器和電子標(biāo)簽的所有動作均應(yīng)有通信協(xié)議或軟件來控制。RFID 系統(tǒng)的閱讀器均可以簡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)口以及與打印機相連的并口等。

1. 2．RFID 系統(tǒng)設(shè)計及接口實現(xiàn)

2. 2.1 MCU 與 S6700 芯片接口電路設(shè)計

在此設(shè)計中選用了 PIC16F877A 單片機作為控制器，PIC16F877A 單片機有豐富的位操作指令，精簡的指令集,能夠模擬 RI-R6C-001A (RI-R6C-001A 芯片是TI 公司最新開發(fā)的針對應(yīng)答器讀寫的多協(xié)議收發(fā)器)傳送數(shù)據(jù)的時序以及時鐘切換的時序。

圖2 MCU 與 S6700 芯片接口電路

S6700 閱讀器芯片提供給用戶數(shù)字接口的信號線為 DIN、DOUT、SCLOCK ，通過這三根線可完成控制器與 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，時鐘由單片機控制，當(dāng)它要接收數(shù)據(jù)時，時鐘由該芯片控制，設(shè)計中作者采用PIC16F877 單片機的 RA0、RA1、RA2 與 SCLOCK、DIN、DOUT 通過模擬的方式來傳輸數(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，用作上位機的PC 機系統(tǒng)與閱讀器之間經(jīng)常要進行信息交換。由于系統(tǒng)中采用的單片機PIC16F877 帶有串口，因而兩者之間的通信可通過串行口完成。但是，在實際應(yīng)用中有時主控PC 機和閱讀器相隔很遠(yuǎn)，為保證數(shù)據(jù)能高速及時、安全地傳至PC 機，閱讀器與PC 機之間采用RS485 協(xié)議的串行通行較為合理。

圖3 單片機接口電路

單片機 PIC16F877A 串行通信模塊的 URXD、UTXD 電平符合 TTL/CMOS 標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)PC 機的 RXMCU 有電平輸入時，它首先通過 6N137 光電隔離，保護單片機不受干擾，由O 腳輸出到 DI，從而轉(zhuǎn)化為 RS485 電平由 Y、Z 輸出。反之，PC 機的輸出信號轉(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)過光電隔離后最終由TXMCU 輸出。

圖4 PC 機接口電路