RFID(Radio Frequency Identification)是一種無線射頻識(shí)別技術(shù)，它是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種。使用專用的RFID 讀寫器及專門的可附著于目標(biāo)物的RFID 標(biāo)簽，利用頻率信號(hào)將信息由標(biāo)簽傳送至讀寫器。相比傳統(tǒng)的條碼、磁卡等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，RFID技術(shù)在諸多方面都有顯著優(yōu)勢(shì)，如環(huán)境適應(yīng)能力、工作距離、保密性、及其智能化等。另外，它對(duì)多個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的物體也可同時(shí)識(shí)別。

RFID 技術(shù)正在迅速成熟，許多國(guó)家都將它作為一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)予以積極推動(dòng)。就目前來看，中國(guó)無源超高頻發(fā)展還處于初級(jí)階段，亟待突破核心技術(shù)，不僅需要完善商業(yè)模式更需要?jiǎng)?chuàng)新，要想無源超高頻市場(chǎng)發(fā)展，必須有效地解決核心問題。本文為射頻通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種可行的解決方案。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本文選用的是C8051F310 微控制器和FM1702SL 讀寫芯片。C8051F310 具有10 位轉(zhuǎn)換速率可達(dá)200 ksps 的ADC，高速8051微控制器內(nèi)核，29/25 個(gè)端口I/O 等特點(diǎn);非接觸式讀卡芯片F(xiàn)M1702SL 是基于ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)的，可滿足的加密算法有很多種，支持13.56 MHz 下的非接觸通信協(xié)議TYPEA。

讀寫器將要發(fā)射的信息編碼后加載在13.56 MHz 的射頻載波上，通過天線向外發(fā)送，并形成一個(gè)穩(wěn)定的電磁場(chǎng)，為RFID標(biāo)簽提供能量。當(dāng)RFID 電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作區(qū)時(shí)，卡內(nèi)天線接收此信號(hào)和能量，標(biāo)簽被激活。標(biāo)簽芯片對(duì)此信號(hào)做出判斷，如為有效信令，則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，并通過卡內(nèi)天線發(fā)射出去。天線收到此信號(hào)，F(xiàn)M1702SL 內(nèi)部接收器對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解調(diào)并根據(jù)寄存器的設(shè)定進(jìn)行處理，之后送至主機(jī)系統(tǒng)。主機(jī)系統(tǒng)判斷出該標(biāo)簽是否合法，做出相應(yīng)處理，隨后發(fā)出指令到讀寫器。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 整體電路設(shè)計(jì)

外部電源為220 V 交流電，通過開關(guān)電源將其穩(wěn)壓在5 V，給電路板供電。由于C8051F310 單片機(jī)的供電電壓為2.7 V~3.6V，射頻讀寫芯片F(xiàn)M1702SL 的供電電壓為3 V~5 V，所以用一片AMS1117 穩(wěn)壓器，將電壓穩(wěn)定在3.3 V 供電。RS232 通過SP3232 實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，與C8051F310 相連接，C8051F310 單片機(jī)通過SPI 口與FM1702SL 相連接，進(jìn)而對(duì)讀寫芯片進(jìn)行控制。FM1702SL 再與天線相連接實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)送與接收。

總之，該系統(tǒng)主要由電源模塊、串口通訊模塊、MCU 模塊、FM1702SL 接口模塊和天線匹配電路模塊組成。

2.2 FM1702SL 電路設(shè)計(jì)

FM1702SL 是高集成度的芯片，其外圍電路需要幾個(gè)退耦電容和一個(gè)晶振以及一個(gè)0 Ω 電阻即可。本系統(tǒng)采用PCB 天線設(shè)計(jì)，F(xiàn)M1702SL 電路如圖1 所示。

圖1 FM1702SL 電路

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

首先對(duì)C8051F310 和FM1702SL 初始化，然后執(zhí)行檢測(cè)命令進(jìn)行尋卡，如果有卡進(jìn)入，判斷信令是否有效，如為有效信令就進(jìn)行防沖突機(jī)制，選擇卡片，再進(jìn)行認(rèn)證，通過之后進(jìn)行讀卡、寫卡、停止等操作，依此循環(huán)。部分程序的子函數(shù)如下：

char PcdRequest(unsigned char req_code,unsigned char*pTagType)

// 防沖撞

//input: g_cSNR= 存放序列號(hào)(4byte) 的內(nèi)存單元首地址

//output:status=MI_OK: 成功

// 得到的序列號(hào)放入指定單元

char PcdAnticoll(unsigned char *pSnr)

// 選定一張卡

4 結(jié)束語

本文使用C8051F310 和FM1702SL 實(shí)現(xiàn)了射頻通信系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，論述了主要電路的設(shè)計(jì)原理，介紹了部分程序的設(shè)計(jì)。本文射頻讀寫器的設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。射頻識(shí)別技術(shù)也是物聯(lián)網(wǎng)的核心研究?jī)?nèi)容之一，本文的研究對(duì)物聯(lián)網(wǎng)研究也有著重要的指導(dǎo)意義。