IO-Link RFID讀卡器系統(tǒng)完整方案

1 IO-Link RFID讀卡器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與挑戰(zhàn)

1.1 背景

RFID現(xiàn)在越來越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)場(chǎng)合包括各類汽車廠、服裝廠、鞋廠以及相關(guān)的物流倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)中。同時(shí)IO-Link接口在智能化工廠中廣泛應(yīng)用，由于其接口的通用性和雙向數(shù)據(jù)的智能化需求越來越多，意法半導(dǎo)體自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新中心設(shè)計(jì)了這款支持工業(yè)通用IO-Link接口的RFID工業(yè)讀卡器整體解決方案。

▲圖1 應(yīng)用場(chǎng)景

1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

如圖2這個(gè)IO-Link RFID傳感器的方案，使用了L6364和STM32G0通用電路來支持IO-Link的協(xié)議轉(zhuǎn)換，使用ST25R3916來作為NFC的讀卡器芯片。ST這些方案都可以提供原理圖、PCB、使用指導(dǎo)以及軟件等資源。ST從站部分可以提供IO-Link從站的協(xié)議棧使用，只要使用ST的L6364搭配STM32G0、L0、L4系列的MCU就可以使用這套IO-Link Mini Stack從站協(xié)議棧。ST可以提供完整的設(shè)計(jì)方案，軟件和技術(shù)支持，節(jié)省你的研發(fā)資源和軟件協(xié)議棧購(gòu)買成本，幫助快速的推出新產(chǎn)品。

▲圖2 方案框圖

2 硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試

2.1 參考設(shè)計(jì)方案

外形如下圖，ST可以提供原理圖、PCB及相關(guān)軟件，可以與ST聯(lián)系獲取。

▲圖3 硬件外觀圖

2.2 天線設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)仿真工具鏈接

在一些特殊應(yīng)用中比如汽車及其零配件生產(chǎn)線和噴漆識(shí)別等場(chǎng)景，讀卡器與目標(biāo)距離較遠(yuǎn)，對(duì)RFID的讀寫具體提出了較高要求。因此如果要增加RFID的讀寫距離就需要更大的天線設(shè)計(jì)與更好的阻抗匹配。

在設(shè)計(jì)中當(dāng)我們需要更大的探測(cè)距離時(shí)，可以通過增加天線的尺寸實(shí)現(xiàn)。具體的設(shè)計(jì)工具與鏈接如下。

天線設(shè)計(jì)工具鏈接：https://eds.st.com/antenna/#/

▲圖4 天線設(shè)計(jì)

2.3 天線阻抗匹配仿真調(diào)試工具

同時(shí)，我們需要實(shí)現(xiàn)較好的天線阻抗匹配以及功率輸出，可以通過下面工具來計(jì)算相關(guān)匹配電路參數(shù)。

軟件鏈接： https://eds.st.com/nfc-tuningcircuit/

▲圖5 天線匹配仿真