《射頻識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用》課件125 kHz RFID技術(shù)

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

125kHzRFID技術(shù)e5551應(yīng)答器芯片U2270B閱讀器芯片閱讀器電路設(shè)計(jì)

125kHzRFID技術(shù)e5551應(yīng)答器芯片U2270B閱讀器芯片閱讀器電路設(shè)計(jì)e5551應(yīng)答器芯片是Atmel公司生產(chǎn)的非接觸式、無(wú)源、可讀/寫(xiě)、具有防碰撞能力的RFID器件，中心工作頻率為125kHz。主要技術(shù)性能：低功耗、低工作電壓；非接觸能量供給和讀寫(xiě)數(shù)據(jù)；工作頻率范圍為100-150kHz；EEPROM存儲(chǔ)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(xiě)保護(hù)；采用請(qǐng)求應(yīng)答（AnswerOnRequest，AOR）實(shí)現(xiàn)防碰撞；完成塊寫(xiě)和校驗(yàn)的時(shí)間小于50ms；可編程選擇傳輸速率（比特率）、編碼調(diào)制方式；可工作于密碼（口令）方式。1.內(nèi)部電路組成e5551芯片在射頻工作時(shí)，僅適用引腳8和1.1.內(nèi)部電路組成1.內(nèi)部電路組成外接電感L2和電容器C2構(gòu)成諧振回路。1.內(nèi)部電路組成主要完成芯片模擬信號(hào)的處理和變換，包括電源產(chǎn)生、時(shí)鐘提取、載波中斷的檢測(cè)、負(fù)載調(diào)制等。1.內(nèi)部電路組成1）在上電有效后及讀期間，用配置存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)裝載模式寄存器，以保證芯片按設(shè)置方式工作。2）控制對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。3）處理寫(xiě)命令和數(shù)據(jù)寫(xiě)入。4）在密碼模式中，將接收操作碼后的32位值與存儲(chǔ)的密碼進(jìn)行比較和判別。1.內(nèi)部電路組成寫(xiě)解碼電路在寫(xiě)操作期間解讀有關(guān)寫(xiě)操作碼，并對(duì)寫(xiě)數(shù)據(jù)流進(jìn)行檢驗(yàn)。1.內(nèi)部電路組成在寫(xiě)入時(shí)產(chǎn)生對(duì)EEPROM編程時(shí)所需的高電壓。1.內(nèi)部電路組成存儲(chǔ)來(lái)自EEPROM塊0的模式數(shù)據(jù)，在每塊開(kāi)始時(shí)被不斷刷新1.內(nèi)部電路組成由8塊構(gòu)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(lái)自片內(nèi)，但若某塊的鎖存位被置1，則該塊被鎖存，不能通過(guò)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(hù)，則可作為用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。

存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)以串行方式送出，從塊1的位1開(kāi)始到最大塊的位32.各塊的鎖存位L不能被傳送。1.內(nèi)部電路組成調(diào)制器由數(shù)據(jù)編碼器和調(diào)制方式兩級(jí)電路組成，其輸入為來(lái)自存儲(chǔ)器的二進(jìn)制NRZ碼，輸出用于載波的負(fù)載調(diào)制。調(diào)制器由數(shù)據(jù)編碼器和調(diào)制方式兩級(jí)電路組成，其輸入為來(lái)自存儲(chǔ)器的二進(jìn)制NRZ碼，輸出用于載波的負(fù)載調(diào)制。邏輯1為倍頻率NRZ碼的10，邏輯0為倍頻率NRZ碼的01。調(diào)制器由數(shù)據(jù)編碼器和調(diào)制方式兩級(jí)電路組成，其輸入為來(lái)自存儲(chǔ)器的二進(jìn)制NRZ碼，輸出用于載波的負(fù)載調(diào)制。每個(gè)位的開(kāi)始電平跳變，數(shù)位1時(shí)位中間附加一跳變。調(diào)制器由數(shù)據(jù)編碼器和調(diào)制方式兩級(jí)電路組成，其輸入為來(lái)自存儲(chǔ)器的二進(jìn)制NRZ碼，輸出用于載波的負(fù)載調(diào)制。數(shù)位從1變?yōu)?或從0變?yōu)?時(shí)，相位改變180°調(diào)制器由數(shù)據(jù)編碼器和調(diào)制方式兩級(jí)電路組成，其輸入為來(lái)自存儲(chǔ)器的二進(jìn)制NRZ碼，輸出用于載波的負(fù)載調(diào)制。每當(dāng)數(shù)位1結(jié)束時(shí)，相位改變180°調(diào)制器由數(shù)據(jù)編碼器和調(diào)制方式兩級(jí)電路組成，其輸入為來(lái)自存儲(chǔ)器的二進(jìn)制NRZ碼，輸出用于載波的負(fù)載調(diào)制。數(shù)位從0變?yōu)?時(shí)，相位改變180°調(diào)制器由數(shù)據(jù)編碼器和調(diào)制方式兩級(jí)電路組成，其輸入為來(lái)自存儲(chǔ)器的二進(jìn)制NRZ碼，輸出用于載波的負(fù)載調(diào)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(diào)制器由數(shù)據(jù)編碼器和調(diào)制方式兩級(jí)電路組成，其輸入為來(lái)自存儲(chǔ)器的二進(jìn)制NRZ碼，輸出用于載波的負(fù)載調(diào)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(dāng)編碼為曼切斯特碼或Biphase碼時(shí)，調(diào)制為PSK2或比特率為RF/8且脈沖頻率為RF/8的PSK調(diào)制。2.e5551芯片的讀工作模式讀模式是POR（電源上電）后的默認(rèn)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(kāi)始至最后一塊的32位，并循環(huán)傳送。當(dāng)工作于該模式時(shí)，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(shí)的同步信息。BT出現(xiàn)于每一個(gè)塊前，而ST出現(xiàn)于傳送數(shù)據(jù)每一個(gè)循環(huán)序列前，分別位于第30位和第29位。當(dāng)既用BT也用ST時(shí)，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(xiě)工作模式閱讀器發(fā)出的命令和寫(xiě)數(shù)據(jù)可由中斷載波形成空隙的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，并以兩個(gè)間隙之間的持續(xù)時(shí)間來(lái)編碼0和1。當(dāng)大于64Tc(載波周期)時(shí)間長(zhǎng)而無(wú)間隙再出現(xiàn)時(shí)，e5551芯片退出寫(xiě)模式。3.e5551芯片的寫(xiě)工作模式閱讀器發(fā)出的命令和寫(xiě)數(shù)據(jù)可由中斷載波形成空隙（gap）的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，并以兩個(gè)間隙之間的持續(xù)時(shí)間來(lái)編碼0和1。當(dāng)大于64Tc(載波周期)時(shí)間長(zhǎng)而無(wú)間隙再出現(xiàn)時(shí)，e5551芯片退出寫(xiě)模式。序列中的第一個(gè)gap為起始gap。在一般情況下，起始gap應(yīng)長(zhǎng)于其后的gap。

AOR(AnswerOnRequest)模式配置數(shù)據(jù)中PWD=1，AOR=1，STOP=0。當(dāng)AOR=1時(shí)，e5551芯片在裝載塊0后并不調(diào)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(xiě)操作。3.e5551芯片的寫(xiě)工作模式當(dāng)所有寫(xiě)信息已被e5551芯片正確接收時(shí)，可編程寫(xiě)入。在寫(xiě)序列傳送結(jié)束和編程之間的延遲期間檢測(cè)編程電壓VPP。在編程過(guò)程中對(duì)VPP不斷監(jiān)測(cè)，過(guò)低都會(huì)是e5551芯片進(jìn)入讀模式。3.e5551芯片的寫(xiě)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(diào)制，使其進(jìn)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(guò)程，它能保證在射頻能量場(chǎng)有效范圍內(nèi)使閱讀器逐個(gè)讀出多個(gè)e5551芯片的數(shù)據(jù)。5.e5551芯片的錯(cuò)誤處理

125kHzRFID技術(shù)e5551應(yīng)答器芯片U2270B閱讀器芯片閱讀器電路設(shè)計(jì)U2270B芯片是工作于125kHz的用于閱讀器的集成芯片，它是應(yīng)答器和微控制器之間的接口。它可以實(shí)現(xiàn)向應(yīng)答器傳輸能量、對(duì)應(yīng)答器進(jìn)行讀/寫(xiě)操作，可與e555X系列等應(yīng)答器芯片配套使用。在微控制器的控制下，實(shí)現(xiàn)收/發(fā)轉(zhuǎn)換并將接收到的應(yīng)答器的數(shù)據(jù)傳送給微控制器。U2270B芯片主要技術(shù)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(diào)制的應(yīng)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(diào)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(nèi)部電路結(jié)構(gòu)內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成3種供電方式：?jiǎn)坞娫捶绞剑?個(gè)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(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。蓄電池供電：在采用蓄電池時(shí)，為降低功耗，可對(duì)Standby引腳施加控制，使芯片在無(wú)應(yīng)答器讀/寫(xiě)時(shí)處于低功耗模式。內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)用于濾除解調(diào)后殘留的載波信號(hào)和高頻分量，可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)頻譜寬度。

125kHzRFID技術(shù)e5551應(yīng)答器芯片U2270B閱讀器芯片閱讀器電路設(shè)計(jì)閱讀器的應(yīng)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(yīng)支持對(duì)一種還是多種類型應(yīng)答器的讀/寫(xiě)；閱讀器的讀/寫(xiě)距離；閱讀器和應(yīng)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(shí)現(xiàn)方法；加密的需求?；赨2270B