基于低頻喚醒技術(shù)的半主動式電子標(biāo)簽設(shè)計

電路諧振時，并聯(lián)電容計算可通過湯姆遜公式獲得：

當(dāng)L=LXY=4．77 mH，f=125 kHz，代入(1)式求得CperXY=340．2pF；
當(dāng)L=LZ=5．89 mH，f=125 kHz，代入(1)式求得CperZ=275．5 pF。
設(shè)計中缺少電容值為340．2 pF和275．5 pF的電容，X、Y采用330 pF和10 pF的電容并聯(lián)代替，Z采用270 pF和6．8 pF的電容并聯(lián)代替。AS3933內(nèi)部諧振電容組能以1 pF為步長編程到最大31 pF，諧振并聯(lián)的小容值電容亦可通過配置內(nèi)部諧振電容組獲得。
低頻天線性能和其品質(zhì)因數(shù)Q關(guān)系密切，一般來講，Q值越高低頻喚醒作用距離越遠(yuǎn)，不過Q值太高會導(dǎo)致標(biāo)簽通頻帶寬縮小，影響數(shù)據(jù)的正確性。設(shè)計中Q值大小無法遵循協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，廠家推薦的Q值范圍為20～30。并聯(lián)諧振電路有載品質(zhì)因數(shù)Q可由下式得到：

根據(jù)天線諧振電路相關(guān)參數(shù)，選取Q=25．1值，代入(2)式分別求得XYZ軸諧振并聯(lián)電阻：RperXY=250 kΩ，Rper=470 kΩ。
低頻喚醒接收模塊的電路圖如圖4所示?？紤]程序處理的精簡性，AS3933芯片外接32．768 kHz的晶振，用于對低頻信號的頻率檢測。AS3 933三個接收通道的管腳分別與3D低頻天線的XYZ軸引腳相連，配置引腳與MCU的SPI相連，喚醒管腳WAKE3933與MCU的P0管腳相連，曼徹斯特解碼時鐘管腳CL_DAT3933和數(shù)據(jù)引腳DAT3933與MCU的P2腳相連，電源引腳外接電源。

2．4 其他功能模塊
電子標(biāo)簽的其他功能模塊包括電源模塊、存儲模塊、C2仿真調(diào)試接口及LED狀態(tài)指示模塊。電源模塊主要包括5 V鋰電池、LP2985 3．3 V電源芯片、LP2985 3．6 V電源芯片、BQ24085充電芯片等。5 V直流鋰電池通過LP2985電源芯片形成3．3 V、3．6 V穩(wěn)壓輸送到各自所需模塊供電。充電部分在電子標(biāo)簽電池電量不足時可以使其進(jìn)行及時的充電。以備后續(xù)使用；為了實現(xiàn)標(biāo)簽操作和狀態(tài)信息的實時記錄以備查詢，設(shè)計了一個外部存儲模塊。存儲模塊的選用的芯片是FM3130。C2仿真調(diào)試接口是C8051F系列單片機(jī)集成的一個具有在線片內(nèi)編程和調(diào)試的接口；LED狀態(tài)指示模塊用于指示電子標(biāo)簽充電狀態(tài)、低頻喚醒狀態(tài)、高頻數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)。

3 軟件設(shè)計
電子標(biāo)簽軟件主要由3部分組成：初始化部分、休眠模式部分、低頻喚醒接收部分、高頻收發(fā)部分。
初始化部分主要包括MCU內(nèi)部、外部設(shè)備初始化和軟件初始化，包括定時器初始化，端口配置，RTC初始化，中斷初始化，SPI初始化，AS3940初始化，AS3933初始化，晶振初始化，以及部分變量初始化等。休眠模式主要為了降低功耗，包括：關(guān)閉一些外設(shè)和MCU進(jìn)入掛起狀態(tài)，包括禁止AS3940，禁止FM3130等。低頻喚醒接收部分主要包括P0端口匹配中斷喚醒MCU接收低頻數(shù)據(jù)，解析并校驗配對數(shù)據(jù)。高頻收發(fā)部分用于電子標(biāo)簽高頻響應(yīng)閱讀器并向其發(fā)送高頻信息，完成高頻響應(yīng)后轉(zhuǎn)入接收來自閱讀器發(fā)來的高頻信息。如圖5所示為半主動式電子標(biāo)簽主程序流程圖。