基于MCF52235 的RFID 通用開發(fā)平臺設(shè)計

摘要：RFID 應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，開發(fā)工作上具有一定的重復(fù)性，為此通過分析RFID 系統(tǒng)的一般模型，提出了基于構(gòu)件化封裝設(shè)計思想的RFID 系統(tǒng)通用開發(fā)平臺軟、硬件模型，利用飛思卡爾公司的32 位ColdFire 系列微控制器MCF52235 設(shè)計了RFID 通用開發(fā)平臺，給出了軟、硬件構(gòu)件設(shè)計方案，并在此平臺上成功進行了二次開發(fā)，實現(xiàn)了學(xué)生機房上機刷卡系統(tǒng)。 實踐結(jié)果表明，這種構(gòu)件化的平臺開發(fā)方法有效地提高了軟硬件的可重用性和可移植性，使用該RFID 系統(tǒng)通用開發(fā)平臺進行各種二次應(yīng)用開發(fā)縮短了開發(fā)周期。

　　概述

　　射頻識別（RFID，Radio Frequency Identification）是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號在空間上的耦合實現(xiàn)非接觸式數(shù)據(jù)傳輸，達到自動識別對象并獲取相關(guān)信息的目的。 目前市場上有大量的、面向眾多領(lǐng)域的RFID 應(yīng)用系統(tǒng)。 在開發(fā)這些RFID 系統(tǒng)時， 若因不同的應(yīng)用需求和應(yīng)用環(huán)境，而將每個RFID 系統(tǒng)孤立看待，無疑會增加開發(fā)成本和延長開發(fā)周期。 因此，文中基于構(gòu)件化的封裝設(shè)計思想設(shè)計了一個RFID 系統(tǒng)通用的軟硬件平臺，對軟硬件進行封裝，提高軟硬件的可重用性和可移植性，在保證系統(tǒng)性能的前提下，避免重復(fù)勞動，縮短開發(fā)周期。

　　1 總體設(shè)計方案

　　1.1 RFID 射頻識別系統(tǒng)一般模型

　　RFID 射頻識別系統(tǒng)因具體應(yīng)用不同其組成會有所不同，但是通過分析它們的共性可以建立一個一般的模型， 如圖1 所示。 該模型主要由電子標(biāo)簽、射頻識別裝置即讀卡器、PC 主機組成。 電子標(biāo)簽與射頻識別裝置之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間耦合。 在耦合通道內(nèi)， 根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。

　　一個通用的RFID 系統(tǒng)開發(fā)平臺是指：此平臺以RFID 射頻識別系統(tǒng)一般模型為基礎(chǔ)，提供開發(fā)RFID 射頻識別系統(tǒng)通用的硬件和軟件構(gòu)件。 在設(shè)計思路上須遵循構(gòu)件化設(shè)計、可二次開發(fā)性和平臺化設(shè)計原則。

　　1.2 RFID 通用開發(fā)平臺硬件構(gòu)件模型

　　在一般模型中，電子標(biāo)簽根據(jù)自身是否帶電源可分為有源標(biāo)簽、無源標(biāo)簽，根據(jù)存儲方式分為只讀標(biāo)簽、讀寫標(biāo)簽，根據(jù)工作距離分為密耦合型標(biāo)簽識別距離1cm 內(nèi)、近耦合型標(biāo)簽識別距離10 cm內(nèi)、鄰近型標(biāo)簽識別距離100 cm 內(nèi)。 不同的電子標(biāo)簽識別技術(shù)不一樣。

　　文中的通用開發(fā)平臺主要面向無源的近耦合型RFID 應(yīng)用， 參照ISO/IEC 14443 協(xié)議操作13.56 MHz 讀寫標(biāo)簽（Type A 卡） 或者只讀標(biāo)簽（Type B 卡）， 并配備各種常用接口和外設(shè)如通用I/O口、網(wǎng)絡(luò)、串口、SPI、USB、LCD、語音以適應(yīng)不同的應(yīng)用。 RFID 通用開發(fā)平臺硬件構(gòu)件模型如圖2 所示。 在單芯片解決方案中， 通常MCU 內(nèi)部包含有通用I/O 口和一些內(nèi)置的功能模塊如串口、網(wǎng)絡(luò)等，因此相對于核心構(gòu)件MCU 而言，通用I/O 口、SPI、串口、網(wǎng)絡(luò)是MCU 內(nèi)部構(gòu)件，LCD、語音、USB、射頻可以看成是其外設(shè)構(gòu)件。

　　1.3 RFID 通用開發(fā)平臺軟件構(gòu)件模型

　　RFID 通用開發(fā)平臺軟件設(shè)計分為兩大部分：

　　底層軟件構(gòu)件層和高層構(gòu)件層。 其中底層軟件構(gòu)件層針對硬件構(gòu)件編程， 是硬件驅(qū)動程序的封裝，高層構(gòu)件層根據(jù)用戶的實際應(yīng)用需求調(diào)用底層軟件構(gòu)件層封裝好的功能函數(shù)。 通用平臺的軟件構(gòu)件層次模型如圖3 所示。 將通用I/O 口的驅(qū)動封裝為GPIO 構(gòu)件，各內(nèi)置功能模