第8章1356MHz_RFID技術(shù).ppt

1、1,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MCRF355/360芯片Microchip 具有防碰撞能力； 采用接觸式編程，編程后為只讀器件； 數(shù)據(jù)傳送采用曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率為70 kHz； 采用低功耗CMOS電路設(shè)計(jì)； 封裝為PDIP或SOIC方式。,2 引腳功能 MCRF355/ 360 的引腳分布如圖1 所示。該器件 共有6 個(gè)引腳, 各引腳功能列于表1。MCRF355/ 360,4,8 13.56 MHz RFID技術(shù),工作原理,MCRF355/360芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),6,8 13.56 MHz RFID技術(shù),編程 擦除方式的工作編碼為01 1101 0100 寫入方式的工作編碼為

2、01 1101 0010 讀出方式的工作編碼為01 1101 0110,退出編程模式的方法有兩種: 一是將器件電源 VD D關(guān)斷( V DD= VS S) , 二是使CLK 引腳的邏輯高電 平在V PRG引腳達(dá)到高電壓VHH之前出現(xiàn)。,7,8 13.56 MHz RFID技術(shù),編程,8,8 13.56 MHz RFID技術(shù),防碰撞技術(shù),讀多個(gè)MCRF355/360芯片的示意圖,MCRF355/ 360 器件具有休眠模式, 其休眠定 時(shí)電路可產(chǎn)生100ms 40% 的休眠( SLEEP) 時(shí)間, 休眠時(shí)調(diào)制管保持導(dǎo)通, 片上諧振電路處于失諧狀 態(tài), 讀卡器不能從卡上讀取數(shù)據(jù), 因此, 雖然此時(shí)卡

3、 處于讀卡器工作距離范圍內(nèi), 但不影響讀卡器從被 激活的卡上讀取數(shù)據(jù), 這種技術(shù)稱之為防碰撞( 或防沖突) 技術(shù),10,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MIFARE技術(shù) 非接觸式與雙接口IC智能射頻卡主流技術(shù)為MIFARE技術(shù) Philips推出的產(chǎn)品包含六個(gè)系列：MIFARE Classic，MIFARE Prox，MIFARE Ultralight，MIFARE雙接口，MIFARE DESFire8，MIFARE閱讀器芯片。 非接觸式接口符合ISO/IEC14443 TYPE A標(biāo)準(zhǔn)，接觸式接口符合ISO/IEC 7816標(biāo)準(zhǔn),11,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MIFARE

4、 Classic 分為1 K字節(jié) EEPROM 的 MIFARE Standard及4 K字節(jié) EEPROM的MIFARE Standard 4k 以MIFARE1 IC S50系列芯片為核心 可靠性高、防碰撞能力強(qiáng) 一卡多用、安全性能好 卡與閱讀器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制（采用三次認(rèn)證技術(shù)）,12,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MIFARE1 IC S50芯片的電路組成框圖,13,8 13.56 MHz RFID技術(shù),PCD和M1卡之間的交互過程,14,8 13.56 MHz RFID技術(shù),M1卡存儲區(qū)構(gòu)成,扇區(qū)0的塊0是一個(gè)特殊的塊，該塊存儲了卡的制造商代碼 M1卡各扇區(qū)塊3中，存取控

5、制碼有4個(gè)字節(jié),15,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MIFARE Prox,16,8 13.56 MHz RFID技術(shù),PCD基站芯片 ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn)制定了非接觸式射頻卡（PICC）和閱讀器（PCD）之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口標(biāo)準(zhǔn)TYPE A和TYPE B 比較常用的支持TYPE A的閱讀器芯片是MF RC500（Philips Semiconductors產(chǎn)品）,17,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MF RC500芯片 載波頻率為13.56 MHz； 集成了編碼調(diào)制和解調(diào)解碼的收發(fā)電路； 天線驅(qū)動電路僅需很少的外圍元件，有效距離可達(dá)10 cm； 內(nèi)部集成有并行接口

6、控制電路，可自動檢測外部微控制器（MCU）的接口類型； 具有內(nèi)部地址鎖存和IRQ線，可以很方便地與MCU接口； 集成有64字節(jié)的收發(fā)FIFO緩存器； 內(nèi)部寄存器、命令集、加密算法可支持TYPE A標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)功能,18,8 13.56 MHz RFID技術(shù),電路組成（參見教科書圖8.3.1） 并行接口及控制電路 FIFO（先進(jìn)先出）緩存器 密鑰存儲及加密算法（cypto1） 狀態(tài)機(jī)與寄存器 數(shù)據(jù)處理電路 模擬電路（調(diào)制、解調(diào)及輸出驅(qū)動電路） 電源管理 中斷控制等部分組成。,19,8 13.56 MHz RFID技術(shù),芯片內(nèi)部寄存器配置 內(nèi)部寄存器按頁分配，并通過相應(yīng)尋址方法獲得地址； 內(nèi)部寄存器

7、共分8頁，每頁8個(gè)寄存器，每頁的第1個(gè)寄存器稱為頁寄存器，用于選擇該寄存器頁； 內(nèi)部寄存器的配置情況如書中表8.3.2所示，表中給出了頁號、功能、寄存器地址（以16進(jìn)制數(shù)給出）及各個(gè)頁的寄存器名稱。,20,8 13.56 MHz RFID技術(shù),芯片各寄存器功能 每個(gè)寄存器由8位組成，具有讀/寫（r/w），只讀（r），僅寫（w）和動態(tài)（dy）4種特性。 dy屬性位可由微控制器讀寫，也可以在執(zhí)行實(shí)際命令后自動由內(nèi)部狀態(tài)機(jī)改變位值 r的值僅能由內(nèi)部狀態(tài)決定 w的值可由MCU寫入但不能讀出 r/w位可由MCU讀寫，但內(nèi)部狀態(tài)機(jī)只能讀。 各寄存器的詳細(xì)功能參見書中8.3.1節(jié)。,21,8 13.56 M

8、Hz RFID技術(shù),EEPROM存儲器 共有32塊，每塊16字節(jié)。 第一部分為塊0，屬性為只讀，用于保存產(chǎn)品的有關(guān)信息； 第二部分為塊1和塊2，它們具有讀/寫屬性，用于存放寄存器初始化啟動文件； 第三部分為塊3至塊7，用于存放寄存器初始化文件，屬性為讀寫； 第四部分從塊8至塊31，屬性為只寫，用于存放加密運(yùn)算的密鑰。,22,8 13.56 MHz RFID技術(shù),FIFO緩存 用于緩存微控制器MCU與芯片之間的輸入/輸出數(shù)據(jù)流 寫入FIFOData寄存器的字節(jié)也存入FIFO，并且內(nèi)部FIFO寫指針增量 從FIFOData寄存器讀，得到的是FIFO讀指針?biāo)窮IFO的內(nèi)容，讀后讀指針增量 狀態(tài)由P

9、rimaryStatus、FIFOLevel、ErrorFlag、Control、FIFOLength寄存器的相關(guān)位指示,23,8 13.56 MHz RFID技術(shù),中斷請求 定時(shí)設(shè)置到、發(fā)送請求、接收請求、一個(gè)命令執(zhí)行完、FIFO滿、FIFO空 0頁寄存器InterruptEn的相應(yīng)位（讀/寫屬性）用于相應(yīng)中斷請求的使能設(shè)置,24,8 13.56 MHz RFID技術(shù),接收電路,25,8 13.56 MHz RFID技術(shù),接收電路 載波（13.56 MHz）解調(diào)采用正交解調(diào)電路，所需的I和Q時(shí)鐘（兩者相位角差為90）可在芯片內(nèi)產(chǎn)生，解調(diào)器有I、Q兩路輸出，經(jīng)增益可控放大（由寄存器RxCont

10、rol 1的設(shè)置控制）和濾波后加至相關(guān)器，相關(guān)器有四路輸出，可用寄存器RxControl 2的RcvClkSelI位（位7）選擇I或Q時(shí)鐘的相關(guān)器輸出，經(jīng)判決和數(shù)字化電路，判斷有無位碰撞產(chǎn)生（根據(jù)曼徹斯特碼前后半位的特性，通過RxThreShold寄存器的MinLevel和CollLevel位段的設(shè)置獲得最佳效果），并送出有效的串行數(shù)據(jù)。,26,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MF RC500芯片應(yīng)用電路,27,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MF RC500芯片應(yīng)用電路 并行接口 初始化 寄存器地址的尋址 加密和認(rèn)證,28,8 13.56 MHz RFID技術(shù),MF RC500芯

11、片天線電路設(shè)計(jì) 電感耦合方式RFID系統(tǒng)的作用距離和下列因素有關(guān)：閱讀器天線的尺寸；匹配電路的性能；周圍環(huán)境的影響。 閱讀器天線尺寸可以如下考慮：當(dāng)作用距離為10 cm時(shí)，根據(jù)第2章介紹的天線的最佳幾何尺寸選擇的算式，如果閱讀器采用的是圓形天線，那么天線的半徑應(yīng)為10 cm，如果采用的是長方形或方形的天線，可以以圓形天線所圍面積為參考進(jìn)行修正。,29,8 13.56 MHz RFID技術(shù),直接匹配天線,四層PCB的結(jié)構(gòu)圖,30,8 13.56 MHz RFID技術(shù),50匹配天線,31,8 13.56 MHz RFID技術(shù),鐵氧體屏蔽,32,8 13.56 MHz RFID技術(shù),SLF9000芯片 閱讀器（PCD）的專用芯片，符合ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn) 適用于接口標(biāo)準(zhǔn)TYPE A，也適用于接口標(biāo)準(zhǔn)TYPE B