基于TRF7960的多協(xié)議射頻讀卡器設(shè)計(jì)方案

1、基于trf7960的多協(xié)議射頻讀卡器設(shè)計(jì)方案 引言 無線識(shí)別技術(shù)()作為一項(xiàng)先進(jìn)的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)創(chuàng)造、物流管理、公共平安等各個(gè)領(lǐng)域，并帶動(dòng)了讀寫機(jī)具和各類應(yīng)用產(chǎn)品及系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。目前，在我國(guó)應(yīng)用于13.56 mhz的無線射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域主要有2個(gè)iso標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是is014443，另一個(gè)是iso15693。iso14443定義了type a、type b兩種類型協(xié)議，通信速率為106 kb/s，它們的區(qū)分主要在于載波的調(diào)制深度及位的編碼方式。iso15693讀寫距離較遠(yuǎn)，而iso14443讀寫距離稍近，但后者應(yīng)用較廣泛。這三種協(xié)議的卡在各個(gè)領(lǐng)域都有著比

2、較廣泛的應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的13.56 mhz的射頻讀卡器，普通僅支持一種協(xié)議，且功能較為單一?；谶@種現(xiàn)狀，本文提出了基于ti公司的trf7960射頻芯片和宏晶公司的 stcllf32xe高速來設(shè)計(jì)多協(xié)議射頻讀卡器的設(shè)計(jì)計(jì)劃。在該讀卡器上擴(kuò)展了點(diǎn)陣圖形液晶和串行存儲(chǔ)器w25x80以及芯片pl2303等外圍設(shè)備。lcd可以顯示各種圖形和漢字，串行存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)點(diǎn)陣字庫(kù)、圖形庫(kù)等，usb芯片使得該讀卡器省去了串口和電源供電端口，可以通過該usb接口和pc管理軟件通信。該讀卡器用法便利，容易，成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，可以應(yīng)用到各種場(chǎng)合。1 讀卡器的硬件設(shè)計(jì)stcllf32xe單片機(jī)是宏晶科技公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的

3、單時(shí)鐘/機(jī)器周期(it)的單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代80，命令代碼徹低兼容傳統(tǒng)8051，但速度快812倍。內(nèi)部集成高牢靠復(fù)位電路，可用在高速通信、智能控制、強(qiáng)干擾等場(chǎng)合。stcllf32xe內(nèi)部有32 kb的flash，29 kb的eeprom和1 280字節(jié)的sram。本文采納的stcllf32xe是lqfp-44引腳，除了ea、ale、psen和rst引腳可以定義為通用i/o外，還多了1 個(gè)p4口。編程支持isp下載功能，用法起來比較便利。trf7960是ti()公司推出的高頻(13.56mhz)多標(biāo)準(zhǔn)射頻識(shí)別(rfid)閱讀器ic產(chǎn)品系列之一。trf7960采納超小32-

4、pin qfn的高級(jí)封裝設(shè)計(jì)，支持iso/iec 14443a/b、iso/iec 15693、iso/iec 18000-3以及ti公司的非接觸支付商務(wù)與tag-it應(yīng)答器產(chǎn)品系列。采納trf7960的讀卡器為微控制器提供了內(nèi)部時(shí)鐘，只需1個(gè)13.56 mhz的晶振就能工作，而不需要2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)晶體，從而有助于降低終端讀卡器產(chǎn)品的總物料單成本。因?yàn)榻M件很少，讀卡器ic耗電、占用的空間也很少，因此可以解決敏感度和噪聲衰減問題。其他集勝利能還包括故障檢查、數(shù)據(jù)格式化、成幀以及適合多讀卡器環(huán)境的防碰撞支持等。trf7960與微控制器之間通信可以用法8位并行或者串行(spi)的靈便的通信方式。該芯片還具

5、有寬泛的操作(2.75.5 v)。trf7960十分適用于平安拜訪控制、產(chǎn)品認(rèn)證以及非接觸支付系統(tǒng)等應(yīng)用。為了用法stcllf32xe單片機(jī)內(nèi)部1 kb的擴(kuò)展sram，此處采納的是8位并行模擬接口方式，用單片機(jī)的p1口和trf7960的dod7相連，用p2.6、p2.7、p3.2作為控制線分離和trf7960的data clk、en、irq引腳相連。需要注重，為了使trf7960通信接口支持5 v的規(guī)律電平，應(yīng)當(dāng)把trf7960的vdd_i/o引腳接5 v電壓。采納模擬總線方式是一種通用的辦法，特殊是對(duì)于不支持總線擴(kuò)展的單片機(jī)更為重要。該設(shè)計(jì)中用法模擬總線的方式可防止trf7960和單片機(jī)內(nèi)部

6、的 sram發(fā)生總線矛盾。圖1是讀卡器的系統(tǒng)硬件原理圖。pl2303是prolific：公司生產(chǎn)的usb總線轉(zhuǎn)接芯片，可以實(shí)現(xiàn)usb轉(zhuǎn)串口，用于為計(jì)算機(jī)擴(kuò)展異步串行口，或者將一般的串口設(shè)備挺直升級(jí)到usb總線。pl2303徹低兼容usbl.1、usb2.0;35 v調(diào)整輸出，可以滿足不同的電壓輸出接口;全雙工發(fā)送和接收(rxd、txd);modem控制線(rts、cts、dtr、dsr、dcd和 ri);5、6、7或8位數(shù)據(jù)格式;奇偶校驗(yàn)或無校驗(yàn);1位、1位半或2位停止位;可編程的波特率75 b/s6 mb/s等。因此，pl2303是移動(dòng)系統(tǒng)和系統(tǒng)的抱負(fù)挑選，其小封裝能夠嵌入任何銜接件和手持設(shè)

7、備。pl2303在工作模式和休眠模式都具有很低的功耗，十分適合總線供電場(chǎng)合用法。usb芯片使得該讀卡器省去了串口和電源供電端口，可以通過該usb接口和pc管理軟件通信。顯示屏采納的是基于st7565s控制器的圖形點(diǎn)陣lcd模塊，辨別率為128×64，支持串行接口，不帶漢字庫(kù)。為了能使該讀卡器可以應(yīng)用在諸書館圖書管理方面和其他需要需要漢字顯示的場(chǎng)合，采納華邦公司生產(chǎn)的串行存儲(chǔ)器w25x80，自行設(shè)計(jì)了gb2312漢字庫(kù)和其他庫(kù)。串行flash存儲(chǔ)器以其體積小、密度高、功耗低、價(jià)位低、操作容易而備受青睞，winbond公司生產(chǎn)的flash存儲(chǔ)器w25x80為8 mb串行fla-sh，大小

8、為1 mb，分為4096頁，每頁為256字節(jié)的存儲(chǔ)單元，且?guī)в?56個(gè)字節(jié)的緩沖區(qū)，spi的接口方式。用法flash自行設(shè)計(jì)漢字庫(kù)不僅操作非常容易，并且可以靈便地適用于多個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)劃。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注重的地方如下：盡量讓濾波逼近芯片，特殊是10 nf的電容，這樣對(duì)高頻信號(hào)舉行有效的濾波;盡量削減布線地的回路，所以要求接地的過孔盡量逼近元器件或者ic的接地端;2個(gè)的放置應(yīng)當(dāng)成90°的方向，這樣主要削減2個(gè)電感之間的耦合;數(shù)字地和模擬地最好是在不同的地方，最好通過磁珠或電感舉行銜接;保證芯片中間的部分足夠接地，可以在電路板上打9個(gè)孔，讓芯片充分接地和散熱;布線時(shí)盡量削減輔線的長(zhǎng)度，特

9、殊是射頻前端，讓元器件保持緊湊、射頻輸出前端最好保持暢通的輸出;在電路中最好加一些測(cè)試點(diǎn)，便利調(diào)整硬件電路;盡量避開在射頻線路中通過數(shù)字信號(hào)。2 讀卡器的軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)好硬件平臺(tái)之后，就需要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件模塊。在軟件模塊設(shè)計(jì)中stcllf32xe單片機(jī)和trf7960之間的模擬通信是最關(guān)鍵的一步，由于惟獨(dú)打通了底層通信的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，stcllf32xe才干進(jìn)一步通過控制trf7960實(shí)現(xiàn)讀/寫卡的基本操作。為了實(shí)現(xiàn)這一步，首先要弄清晰 trf7960的讀寫時(shí)序。起始條件是clk為高，然后先發(fā)送8位地址，再發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送格式在時(shí)鐘的下降沿舉行發(fā)送，當(dāng)clk為高時(shí)，在a/d有1個(gè)下降沿，表示結(jié)束。按照該時(shí)序圖可以寫出stcllf32xe單片機(jī)從trf7960讀/寫1個(gè)字節(jié)的實(shí)現(xiàn)代碼：stcllf32xe單片機(jī)主要就是通過調(diào)用這兩個(gè)最基本的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)trf