RFID讀寫器的設計

摘 要：為了掌握RFID技術并應用，介紹一個基于U2270B的125 kHz的射頻卡讀寫器。它主要用軟件實現(xiàn)射頻信號的調制和解調，進而實現(xiàn)了對Temic卡讀和寫操作，且利用CH375芯片實現(xiàn)系統(tǒng)的USB通信及數據傳輸，及利用SD卡實現(xiàn)數據及原始數據庫存儲，利用SD卡橋接芯片W86L388D實現(xiàn)簡單的SD卡SD模式通信操作。該讀卡器在解決實際問題時取得了很好的效果，相時于傳統(tǒng)條形碼識別有巨大優(yōu)勢，且引入USB和SD技術。
關鍵詞：RFID；USB；SD；U2270B；CH375；W86L388D；Temic；EM4100

O 引 言
射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)是利用感應、電磁場或電磁波為傳輸手段，完成非接觸式雙向通信，獲取相關數據的一種自動識別技術。射頻識別卡最大的優(yōu)點就在于非接觸，因此完成識別工作時無須人工干預，適于實現(xiàn)自動化且不易損壞，可識別高速運動物體并可同時識別多個射頻卡，操作快捷方便。目前，射頻識別技術己經廣泛使用，準備接替目前許多人工完成的工作程序。
RFID技術是一個嶄新的技術應用領域，它不僅涵蓋了射頻技術，還包含了射頻技術、密碼學、通信原理和半導體集成電路技術，是一個多學科綜合的新興學科。因此，對RFID技術的認識和研究具有深遠的理論意義。隨著21世紀數字化時代的到來，基于遠程信息化網絡管理技術和移動商務的社會需求，RFID技術智能管理系統(tǒng)將在各個領域中發(fā)揮巨大的作用。RFID技術正在成為一個新的經濟增長點，在全球范圍內蔓延開來，研究開發(fā)RFID技術有著巨大的經濟效益和社會意義。
一個典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標簽、讀寫器以及計算機系統(tǒng)等部分組成。其中RFID標簽中一般保存有約定格式的編碼數據，用以惟一標識標簽所附著的物體。與傳統(tǒng)的識別方式相比，RFID技術無需直接接觸、無需光學可視、無需人工干預即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應用于生產、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產管理等需要收集和處理數據的應用領域，并且認為是條形碼標簽的未來代替品。RFID系統(tǒng)的工作原理框圖如圖1所示。

讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號：當RFID標簽進入讀寫器工作場時，其天線產生感應電流，從而RFID標簽獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)出自身編碼等信息；讀寫器接收到來自標簽的載波信號，對接收的信號進行解調和解碼后送至計算機主機進行處理；計算機系統(tǒng)根據邏輯運算判斷該標簽的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號；RFID標簽的數據解調部分從接收到的射頻脈沖中解調出數據并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數據或其他操作。
RFID針對常用的接觸式識別系統(tǒng)的缺點加以改良，采用射頻信號以無線方式傳送數據資料，因此識別卡不必與讀卡機接觸就能讀寫數據資料。

1 系統(tǒng)總體簡介
本系統(tǒng)以AT89252單片機為控制核心，利用RFID讀寫基站U2270B對Temic公司的射頻卡(本系統(tǒng)使用EM4100卡)進行數據的讀寫。在通信方面使用USB高速通信接口，采用南京沁恒公司的USB主控芯片CH375。數據庫的存儲管理利用SD卡。系統(tǒng)總體框如圖2所示。

2 RFID讀寫模塊
U2270B的載波頻率為100～150 kHz，其調制方式為曼徹斯特碼和雙相位碼。U2270B的電源供給可為5 V的穩(wěn)壓電源或者是12 V的汽車蓄電池。它可以為RF場提供能量，其中在短距離運用時，外圍驅動電路簡單。U2270B還具有信號微調能力，而且其讀寫距離可達7～10 cm。U2270B還具有電壓輸出功能可以給微處理器或其他外圍電路供電。