LPC2142的低功耗有源RFID手持機(jī)設(shè)計(jì)

提出一種可以顯著降低有源RFID手持機(jī)功耗的流程，并采用微處理器LPC2142為核心，結(jié)合MAX1551、LTC3530、LTC3525-5 V、CH45 2A、nRF24L01等外圍器件，完成具有有源RFID標(biāo)簽讀寫(xiě)功能的低功耗手持機(jī)的設(shè)計(jì)。該手持機(jī)在開(kāi)闊場(chǎng)地的有效閱讀距離可以達(dá)到80 m左右，其電池的待機(jī)時(shí)間為10天以上。

　　引言

　　根據(jù)供電方式的不同，可以將RFID分為兩類(lèi)：一類(lèi)是無(wú)源RFID，另一類(lèi)是有源RFID。無(wú)源RFID工作時(shí)標(biāo)簽通過(guò)讀寫(xiě)器的電磁場(chǎng)獲得能量，標(biāo)簽本身不需要電池;有源RFID則恰恰相反，電子標(biāo)簽需要自備電池，提供全部器件工作所需的電源。與無(wú)源RFID系統(tǒng)相比，有源RFID系統(tǒng)對(duì)閱讀器的發(fā)射功率要求更低，有效閱讀距離也更遠(yuǎn)，因此在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

　　1 有源RFID系統(tǒng)組成及工作原理

　　有源RFID系統(tǒng)由有源標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用系統(tǒng)3個(gè)部分組成，如圖1所示。有源標(biāo)簽具有唯一的身份識(shí)別碼(即ID)，一些有源標(biāo)簽內(nèi)部還集成了傳感器，用于對(duì)特定物理量的測(cè)量。在閱讀器的有效工作范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽主動(dòng)地將自己的ID和所測(cè)得的物理量以電磁波的形式發(fā)送給閱讀器，閱讀器將相關(guān)信息存儲(chǔ)在自己的存儲(chǔ)設(shè)備中。存儲(chǔ)在閱讀器中的數(shù)據(jù)可以通過(guò)以太網(wǎng)口、RS232、USB等通信接口傳送給應(yīng)用系統(tǒng)，以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

　　2 有源RFID手持機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　本文設(shè)計(jì)的有源手持機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。其核心是微處理器(Microprocessor Unit，MPU);復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源、鍵盤(pán)、LCD顯示是最小系統(tǒng)不可缺少的組成部分，用來(lái)維持系統(tǒng)正常工作以及進(jìn)行人機(jī)交互;聲音提示電路用來(lái)進(jìn)行操作有誤或者電池電量不足時(shí)的報(bào)警提示;背光電路可以為鍵盤(pán)和LCD提供背光;電量檢測(cè)電路通過(guò)檢測(cè)電池的電壓，依照電池電量和電壓的對(duì)照關(guān)系，間接地檢測(cè)出電池的剩余電量;RF電路通過(guò)天線可以進(jìn)行射頻信號(hào)的收/發(fā);外擴(kuò)Flash可以存儲(chǔ)讀取到標(biāo)簽的身份識(shí)別碼、漢字點(diǎn)陣字庫(kù)以及相關(guān)屬性等信息;USB接口可使手持機(jī)與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信;JTAG接口用來(lái)下載和調(diào)試程序。

　　2.1 主控模塊與外圍模塊

　　主控模塊采用NXP公司基于ARM7內(nèi)核的LPC2142微處理器。LPC2142具有USB2.O接口、2個(gè)I2C接口、2個(gè)串口、1個(gè)SPI接口、1個(gè)SSP接口、6個(gè)A/D通道，以及16 KB的RAM和64 KB的Flash;還具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)，可以避免外接實(shí)時(shí)時(shí)鐘帶來(lái)的麻煩。通過(guò)分析得知，該微處理器完全可以滿足系統(tǒng)的需求。主控模塊的電路圖如圖3所示。