《射頻識別技術及應用》課件125 kHz RFID技術

125kHzRFID系統(tǒng)采用電感耦合方式工作。由于應答器成本低、非金屬材料和水對該頻率的射頻具有較低的吸收率，所以125kHzRFID系統(tǒng)在動物識別、工業(yè)和民用水表等領域獲得廣泛應用。

125kHzRFID技術e5551應答器芯片U2270B閱讀器芯片閱讀器電路設計

125kHzRFID技術e5551應答器芯片U2270B閱讀器芯片閱讀器電路設計e5551應答器芯片是Atmel公司生產(chǎn)的非接觸式、無源、可讀/寫、具有防碰撞能力的RFID器件，中心工作頻率為125kHz。主要技術性能：低功耗、低工作電壓；非接觸能量供給和讀寫數(shù)據(jù)；工作頻率范圍為100-150kHz；EEPROM存儲器容量為264位，分為8塊，每塊33位；具有7塊用戶數(shù)據(jù)，每塊32位，共224位；具有塊寫保護；采用請求應答（AnswerOnRequest，AOR）實現(xiàn)防碰撞；完成塊寫和校驗的時間小于50ms；可編程選擇傳輸速率（比特率）、編碼調制方式；可工作于密碼（口令）方式。1.內部電路組成e5551芯片在射頻工作時，僅適用引腳8和1.1.內部電路組成1.內部電路組成外接電感L2和電容器C2構成諧振回路。1.內部電路組成主要完成芯片模擬信號的處理和變換，包括電源產(chǎn)生、時鐘提取、載波中斷的檢測、負載調制等。1.內部電路組成1）在上電有效后及讀期間，用配置存儲器數(shù)據(jù)裝載模式寄存器，以保證芯片按設置方式工作。2）控制對存儲器的訪問。3）處理寫命令和數(shù)據(jù)寫入。4）在密碼模式中，將接收操作碼后的32位值與存儲的密碼進行比較和判別。1.內部電路組成寫解碼電路在寫操作期間解讀有關寫操作碼，并對寫數(shù)據(jù)流進行檢驗。1.內部電路組成在寫入時產(chǎn)生對EEPROM編程時所需的高電壓。1.內部電路組成存儲來自EEPROM塊0的模式數(shù)據(jù)，在每塊開始時被不斷刷新1.內部電路組成由8塊構成，每塊33位，第0位為鎖存位，共264位。所有33位都可被編程，編程所需電壓來自片內，但若某塊的鎖存位被置1，則該塊被鎖存，不能通過射頻再次編程。

塊0為芯片工作的模式數(shù)據(jù)，不能作為通常數(shù)據(jù)被傳送。塊7為用戶口令，若不需要口令保護，則可作為用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

存儲器的數(shù)據(jù)以串行方式送出，從塊1的位1開始到最大塊的位32.各塊的鎖存位L不能被傳送。1.內部電路組成調制器由數(shù)據(jù)編碼器和調制方式兩級電路組成，其輸入為來自存儲器的二進制NRZ碼，輸出用于載波的負載調制。調制器由數(shù)據(jù)編碼器和調制方式兩級電路組成，其輸入為來自存儲器的二進制NRZ碼，輸出用于載波的負載調制。邏輯1為倍頻率NRZ碼的10，邏輯0為倍頻率NRZ碼的01。調制器由數(shù)據(jù)編碼器和調制方式兩級電路組成，其輸入為來自存儲器的二進制NRZ碼，輸出用于載波的負載調制。每個位的開始電平跳變，數(shù)位1時位中間附加一跳變。調制器由數(shù)據(jù)編碼器和調制方式兩級電路組成，其輸入為來自存儲器的二進制NRZ碼，輸出用于載波的負載調制。數(shù)位從1變?yōu)?或從0變?yōu)?時，相位改變180°調制器由數(shù)據(jù)編碼器和調制方式兩級電路組成，其輸入為來自存儲器的二進制NRZ碼，輸出用于載波的負載調制。每當數(shù)位1結束時，相位改變180°調制器由數(shù)據(jù)編碼器和調制方式兩級電路組成，其輸入為來自存儲器的二進制NRZ碼，輸出用于載波的負載調制。數(shù)位從0變?yōu)?時，相位改變180°調制器由數(shù)據(jù)編碼器和調制方式兩級電路組成，其輸入為來自存儲器的二進制NRZ碼，輸出用于載波的負載調制。FSK1：數(shù)位1和0的脈沖頻率為RF/8和RF/5;FSK1a：數(shù)位1和0的脈沖頻率為RF/5和RF/8。調制器由數(shù)據(jù)編碼器和調制方式兩級電路組成，其輸入為來自存儲器的二進制NRZ碼，輸出用于載波的負載調制。FSK2：數(shù)位1和0的脈沖頻率為RF/8和RF/10；FSK2a：數(shù)位1和0的脈沖頻率為RF/10和RF/8。當編碼為曼切斯特碼或Biphase碼時，調制為PSK2或比特率為RF/8且脈沖頻率為RF/8的PSK調制。2.e5551芯片的讀工作模式讀模式是POR（電源上電）后的默認工作模式，所示電壓波形是e5551芯片所接諧振回路（即引腳Coil1和Coil2）兩端的電壓波形。傳送數(shù)據(jù)序列傳送數(shù)據(jù)序列從塊1的第1位開始至最后一塊的32位，并循環(huán)傳送。當工作于該模式時，在傳送循環(huán)數(shù)據(jù)序列之前，發(fā)送的第1位為邏輯0，即e5551芯片傳送的是邏輯0+循環(huán)數(shù)據(jù)序列。塊終止符BT和序列終止符ST終止符的采用與否是可選的，被用于提供閱讀器數(shù)據(jù)時的同步信息。BT出現(xiàn)于每一個塊前，而ST出現(xiàn)于傳送數(shù)據(jù)每一個循環(huán)序列前，分別位于第30位和第29位。當既用BT也用ST時，塊1前不用BT而僅用ST。STBT000塊1塊2….塊1塊2….100ST塊1塊2….ST塊1塊2….010BT塊1BT塊2….BT塊1BT塊2110ST塊1BT塊2….BT塊1BT塊23.e5551芯片的寫工作模式閱讀器發(fā)出的命令和寫數(shù)據(jù)可由中斷載波形成空隙的方法來實現(xiàn)，并以兩個間隙之間的持續(xù)時間來編碼0和1。當大于64Tc(載波周期)時間長而無間隙再出現(xiàn)時，e5551芯片退出寫模式。3.e5551芯片的寫工作模式閱讀器發(fā)出的命令和寫數(shù)據(jù)可由中斷載波形成空隙（gap）的方法來實現(xiàn)，并以兩個間隙之間的持續(xù)時間來編碼0和1。當大于64Tc(載波周期)時間長而無間隙再出現(xiàn)時，e5551芯片退出寫模式。序列中的第一個gap為起始gap。在一般情況下，起始gap應長于其后的gap。

AOR(AnswerOnRequest)模式配置數(shù)據(jù)中PWD=1，AOR=1，STOP=0。當AOR=1時，e5551芯片在裝載塊0后并不調制。AOR命令利用口令激活匹配的e5551芯片，該命令用于防碰撞，以選擇所要的e5551芯片，完成讀/寫操作。3.e5551芯片的寫工作模式當所有寫信息已被e5551芯片正確接收時，可編程寫入。在寫序列傳送結束和編程之間的延遲期間檢測編程電壓VPP。在編程過程中對VPP不斷監(jiān)測，過低都會是e5551芯片進入讀模式。3.e5551芯片的寫工作模式4.e5551芯片的防碰撞4.e5551芯片的防碰撞STOP命令用于停止e5551芯片的調制，使其進入休眠狀態(tài)，不再向外發(fā)送數(shù)據(jù)，知道POR出現(xiàn)。4.e5551芯片的防碰撞STOP命令用于防碰撞過程，它能保證在射頻能量場有效范圍內使閱讀器逐個讀出多個e5551芯片的數(shù)據(jù)。5.e5551芯片的錯誤處理

125kHzRFID技術e5551應答器芯片U2270B閱讀器芯片閱讀器電路設計U2270B芯片是工作于125kHz的用于閱讀器的集成芯片，它是應答器和微控制器之間的接口。它可以實現(xiàn)向應答器傳輸能量、對應答器進行讀/寫操作，可與e555X系列等應答器芯片配套使用。在微控制器的控制下，實現(xiàn)收/發(fā)轉換并將接收到的應答器的數(shù)據(jù)傳送給微控制器。U2270B芯片主要技術性能如下產(chǎn)生載波的頻率范圍為100kHz~150kHz；在125kHz載波頻率下，典型的數(shù)據(jù)傳輸速率為5kbps；適用于采用曼徹斯特碼及Biphase碼調制的應答器；電源可采用汽車蓄電池或5V直流穩(wěn)壓電源；具有可調諧的能力；便于和微控制器接口；可工作于低功耗模式（Standby模式）內部電路結構內部電路結構構成3種供電方式：單電源方式：4個電源引腳都連在一起接至5V電源雙電源方式：DVS和VEXT引腳加入+7-+8V電源電壓，以獲得較強的磁場強度。蓄電池供電：在采用蓄電池時，為降低功耗，可對Standby引腳施加控制，使芯片在無應答器讀/寫時處于低功耗模式。內部電路結構用于濾除解調后殘留的載波信號和高頻分量，可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栴l譜寬度。

125kHzRFID技術e5551應答器芯片U2270B閱讀器芯片閱讀器電路設計閱讀器的應用環(huán)境和基本功能包括：閱讀器是便攜式的還是固定的；應支持對一種還是多種類型應答器的讀/寫；閱讀器的讀/寫距離；閱讀器和應答器的周邊環(huán)境。閱讀器的主要電氣性能有：供電方式與節(jié)約能耗的措施；空中接口方式；電磁兼容性能；與高層通信接口的方式；防碰撞算法的實現(xiàn)方法；加密的需求?；赨2270B