基于CAN和2.4G的RFID收費系統(tǒng)

2.5 RFID 模塊

　　2.5.1 MF RC500 芯片介紹。

　　RFID 模塊選用飛利浦公司的MF RC500,它是目前廣泛使用的RFID 芯片之一。MF RC500 支持ISO14443A協(xié)議，支持MIFARE 雙接口卡，內部有高集成度模擬電路用于應答卡的解調和解碼，具有64 字節(jié)收發(fā)FIFO 緩沖區(qū)和非易失性密鑰存儲器。此外，有專用的中斷管腳，支持6 個中斷源，可向MCU 發(fā)出中斷信號。

　　2.5.2 MF RC500 硬件接口連接。

　　由圖6 所示， MCU 將MF RC500 中的寄存器作為外部RAM進行訪問。INT 管腳懸空，不使用中斷功能。

3 軟件系統(tǒng)設計

　　在初始化單片機程序中，子系統(tǒng)A 外部中斷設置為低電平觸發(fā)，子系統(tǒng)A 的中斷信號源由nRF24L01提供，當nRF24L01 收到數據后產生中斷信號，通知MCU 來讀取數據。子系統(tǒng)B 不使用中斷功能。

　　在初始化nRF24L01 程序中，子系統(tǒng)B 配置為發(fā)送模式，使用16 位CRC 校驗。使用自動應答功能，數據通道0 被設置為接收應答信號，其數據通道0 的接收地址必須與發(fā)送端的地址相等，以此來保證能正確的收到應答信號。一個系統(tǒng)最多可以有六個子系統(tǒng)A 組成，這6 個子系統(tǒng)的發(fā)送地址不能重復。子系統(tǒng)A 配置為接收模式，使用16 位CRC 校驗，最多接收6 個通道的數據。這6 個接收地址和各子系統(tǒng)B 中的發(fā)送地址相等。

　　在初試化SJA1000 中，使用PliCAN 模式，波特率125Kbps,禁止接受和發(fā)送中斷；輸出控制寄存器配置如下：正常模式，TX 下拉，輸出控制極性。此外，需正確配置驗收代碼寄存器和驗收屏蔽寄存器，此配置用于CAN 總線仲裁功能的實現。

　　在初始化MF RC500 中，其主要設置如下：TX1和TX2 的輸出配置為13.56MHz 能量載波；解碼器的輸入源為內部解調器；使用Q 時鐘作為接收器時鐘；禁止發(fā)送和接收中斷；設置RxThreshold 寄存器值為0xFF,BitPhase 寄存器值為0xAD 等。

　　復位請求函數將在天線的有效范圍內搜索Mifare1 卡，如果有卡存在，將建立通信連接并讀取卡上的卡片類型號TAGTYPE.防碰撞函數使MF RC500 在多張Mifare 1 卡選擇其中的一張。卡選擇函數能夠和已知序列號的卡進行通信。認證函數將Mifare 1 卡上的密碼和MF RC500 的EEPROM 中的密鑰進行匹配。

　　只有匹配正確后，才能進行對卡的讀寫操作。發(fā)送停機指令設置Mifare 1 卡為HALT MODE.

　　CAN 函數用于將有關數據發(fā)送至PC 機。本次設計采用查詢方式以確保數據已經發(fā)送。通過查詢狀態(tài)寄存器中的標志位TBS、TCS 和TS 即可確認是否數據發(fā)送完畢。類似的，在無線函數中為確保數據已經發(fā)送，通過查詢狀態(tài)寄存器中的TX_DS 即可。

4 系統(tǒng)測試

　　首先，對RFID 模塊進行了測試。將MIFARE 1卡放入天線有效范圍內，對該卡進行讀寫操作，并將相關數據顯示在液晶屏上。經過該測試，RFID 模塊讀寫正常。 隨后，測試該系統(tǒng)傳輸網絡的實時性，本文以溫度數據的無線傳輸進行測試。測量溫度的裝置為DS18B20 單線溫度傳感器。將該溫度傳感器連接至子系統(tǒng)B 中，溫度傳感器每隔一秒對室內溫度采樣一次，微控制器讀取溫度數據并通過無線網絡發(fā)送給A 子系統(tǒng)，A 子系統(tǒng)接收數據并通過CAN 總線發(fā)送至PC 端。

　　PC 端使用Visual Basic 6.0 編寫上位機程序，上位機將溫度數據繪制成曲線并寫入文本。溫度曲線如圖8 所示，其中溫度值的精度為1 攝氏度。通過對溫度曲線圖和文本數據的對比觀察，發(fā)現溫度數據無異常， 數據沒有出現丟失情況。

　　5 結語

　　本文利用了CAN 總線取代RS-485 總線，克服了后者存在的缺點。同時還使用了無線技術，在減少大量布線工作的同時，充分利用了nRF24L01 多點通訊的功能。在系統(tǒng)搭建完成后，筆者對系統(tǒng)進行了長時間測試。測試結果表明：數據傳輸穩(wěn)定，可靠，實時性高，克服了傳統(tǒng)基于RS485 總線設計的RFID 收費系統(tǒng)的缺陷，具有較強的使用價值。