一種新型RFID收費系統(tǒng)設計方案

　　2.4.2 nRF24L01 硬件接口連接。

　　如圖5 所示，單片機通過模擬SPI 總線時序和nRF24L01 進行通信。其外部中斷管腳IRQ 和單片機的P3.2（外部中斷0）相連。

圖5 nRF24L01 接口連接示意圖

　　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。

圖6 MF RC500 接口連接示意圖

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(xiàn)。

　　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?？ㄟx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。

圖7 子系統(tǒng)A 軟件流程

圖8 子系統(tǒng)B 軟件流程圖

　　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(xiàn)溫度數據無異常， 數據沒有出現(xiàn)丟失情況。

圖9 溫度曲線圖

　　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。