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可無源亦可有源——RF430FRL152HEVM評(píng)測(cè)

2015-11-09
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0評(píng)論

作者：張滿歸
來源：21ic

[導(dǎo)讀]
曾經(jīng)做過基于ISO/IEC15693協(xié)議的讀卡器開發(fā)，對(duì)13.56Mhz RFID的硬件原理開發(fā)和軟件協(xié)議解析有了一定的認(rèn)識(shí)，基于原有基礎(chǔ)對(duì)RF430FRL152HEVM評(píng)估板進(jìn)行測(cè)試和總結(jié)，希望能幫助大家對(duì)此款產(chǎn)品有一定的認(rèn)識(shí)和了解。

筆者曾經(jīng)做過基于ISO/IEC15693協(xié)議的讀卡器開發(fā)，對(duì)13.56Mhz RFID的硬件原理開發(fā)和軟件協(xié)議解析有了一定的認(rèn)識(shí)，基于原有基礎(chǔ)對(duì)RF430FRL152HEVM評(píng)估板進(jìn)行測(cè)試和總結(jié)，希望能幫助大家對(duì)此款產(chǎn)品有一定的認(rèn)識(shí)和了解。

1 獨(dú)特之處：高性能VICC

RF430FRL152HEVM實(shí)物圖

非常高興拿到了TI公司基于RF430FRL152H芯片的射頻評(píng)估板，剛開始以為是一個(gè)基于13.56MHz載波和ISO/IEC15693標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的讀寫器(VCD)，通過看RF430FRL152HEVM User's Guide(SLAU607)發(fā)現(xiàn)此評(píng)估套件是一個(gè)高性能的VICC，它的獨(dú)特之處在于可以是有源標(biāo)簽，也可以是無源標(biāo)簽，并且可以給讀卡設(shè)備傳輸各種傳感信息，這是我們以前經(jīng)常接觸的無源電子標(biāo)簽做不到的，無源電子標(biāo)簽通過內(nèi)部存儲(chǔ)設(shè)備封存了自己固定的卡號(hào)信號(hào)，也有一些可讀寫的塊用于存儲(chǔ)用戶信息，但整體來看都是被動(dòng)的和不靈活的。

下面簡(jiǎn)單地給大家普及一下有源標(biāo)簽與無緣標(biāo)簽的知識(shí)。

1.1 電子標(biāo)簽：無源VS有源

無源電子標(biāo)簽沒有內(nèi)置電池或供電設(shè)備，也就是在讀寫器讀寫范圍之外時(shí)，電子標(biāo)簽是不能工作的，也是不會(huì)主動(dòng)發(fā)送標(biāo)簽的相關(guān)信息的;在讀寫器可讀寫范圍之內(nèi)時(shí)，電子標(biāo)簽通過自己內(nèi)置的天線獲得射頻能量，并通過整流提取其工作所需的電源開始工作，并解調(diào)讀寫器通過載波發(fā)送的讀卡命令等信息，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議判斷相關(guān)命令，并發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，通過天線耦合讀寫器解調(diào)出回復(fù)的數(shù)據(jù)。

無源電子標(biāo)簽實(shí)物圖

常見無源電子標(biāo)簽如上圖所示，我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫妮^多無源電子標(biāo)簽如門禁卡、身份證等。

有源電子標(biāo)簽是指標(biāo)簽工作的能量由電池或其他供電設(shè)備提供，電池、內(nèi)存相關(guān)控制芯片與天線一起構(gòu)成有源電子標(biāo)簽，通電后有源電子標(biāo)簽一直通過設(shè)定的頻段外發(fā)信息。RF430FRL152HEVM上共有紐扣電池和Mini USB供電兩種方式，通過板上開關(guān)S6去選擇供電方式。

有源電子標(biāo)簽實(shí)物圖

生活中常見的有源電子標(biāo)簽以2.4G的為主，實(shí)物圖如圖2所示。借鑒RF430FRL152HEVM的設(shè)計(jì)我們完全可以設(shè)計(jì)一款有源電子標(biāo)簽，采用紐扣電池供電，通過13.56MHz載波傳輸一些傳感信息。

2 板載硬件資源

RF430FRL152HEVM開發(fā)套件板載硬件資源如下圖所示。其中Mini USB連接器用于模塊有源時(shí)的供電接口，光傳感器和熱敏電阻經(jīng)參考電阻轉(zhuǎn)換后的對(duì)應(yīng)電壓值由RF430FRL152H的ADC接口進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換，S3-S6四組開關(guān)進(jìn)行工作模式、供電模式、子板等的選擇，板載PCB天線，復(fù)位按鍵，MSP-FET仿真器接口，LaunchPad and BoosterPack接口主要用于子模塊的擴(kuò)展，其中BoosterPack傳感器子板如下所示。

RF430FRL152HEVM硬件資源

RF430FRL152HEVM開發(fā)套件用來評(píng)估RF430FRL152H器件的整體性能，主要特性如下：

板載PCB天線

供電可以通過PCB天線，電池或USB

板載傳感器和參考電阻進(jìn)行溫度測(cè)量

板載光強(qiáng)傳感器

基于ISO/IEC 15693協(xié)議可以與射頻讀寫器通信

可以與TI LaunchPads和BooseterPacks連接使用

可使用MSP430-FET仿真器進(jìn)行編程調(diào)試

BoosterPack實(shí)物圖

主控芯片：RF430FRL152H

RF430FRL152H是一款集成了16位MSP430低功耗內(nèi)核的13.56MHz傳感器轉(zhuǎn)發(fā)器，具有嵌入式通用的FRAM非易失存儲(chǔ)器，基于標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC15693(兼容ISO/IEC18000-3)協(xié)議的RFID接口和SPI/I2C接口，通過SPI/I2C接口進(jìn)行傳感器參數(shù)設(shè)定和配置，并通過RFID接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制和發(fā)送，最終將傳感器數(shù)據(jù)通過天線發(fā)送耦合到讀卡設(shè)備，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。傳感器測(cè)量由14位ADC進(jìn)行采集，通過SPI/I2C可以擴(kuò)展其他傳感器子模塊，主要應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備和工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域。

開發(fā)板主控芯片實(shí)物圖

RF430FRL152HEVM板上的主控制器RF430FRL152H MCU主要特性如下：

ISO/IEC 15693射頻接口

低電壓MSP430 MCU核

低功耗2kB 非易失存儲(chǔ)器FRAM

集成14-bit ADC轉(zhuǎn)換器

單電池工作(1.5V)

可通過NFC/RFID讀卡器天線獲得工作能量

通過集成溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量

PCB全向天線

天線的任務(wù)是把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為無線波或者把無線波轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，天線是無線系統(tǒng)的心臟，沒有無線就沒有無線通信。天線有很多形狀和規(guī)格，既有發(fā)射調(diào)幅無線信號(hào)的巨大發(fā)射塔，又有大大小小的接收衛(wèi)星信號(hào)的蝶形衛(wèi)星天線，還有手機(jī)上的橡皮天線。任何一種天線的形狀和大小都依賴3個(gè)因素，天線的物理特性依賴的首先就是頻率，即天線需要處理的頻率，總的來說，天線處理的頻率越低，天線規(guī)模越大;第二個(gè)決定天線大小和形狀的因素就是無線電波傳播的方向，如果要在各方向同等接收或發(fā)送無線電波信號(hào)，那么天線將是某個(gè)形狀。這種天線類型稱作全向天線，意味著它要求各個(gè)方向都工作。另一方面，如果只在一個(gè)方向發(fā)送(或接收)無線波信號(hào)，那么天線將是完全不同的形狀，這種天線被簡(jiǎn)單地稱為定向天線。