基于arm的射頻識別讀寫器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 13:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，能夠用來檢測射頻標(biāo)簽之間的沖突。 防沖突算法（1） 純ALOHA算法 純ALOHA算法是比較簡單的基于ALOHA的標(biāo)簽防沖突算法。圖2 純ALOHA算法如圖2所示，首先閱讀器廣播識別命令給標(biāo)簽，標(biāo)簽收到命令后就以長信息包的形式向閱讀器發(fā)送標(biāo)識符號。圖中白色代表標(biāo)簽信號，灰色部分代表沖突信號。當(dāng)有多個標(biāo)簽同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，那么在信道中它們的信號就可能會疊加造成沖突。這時閱讀器就要先進(jìn)行檢測是否有沖突，如果沒有，那么閱讀器就會正確識別標(biāo)簽并發(fā)送確認(rèn)信息；如果存在沖突，那么閱讀器就向標(biāo)簽發(fā)送錯誤信息。標(biāo)簽在收到確認(rèn)信息后便不再發(fā)送標(biāo)識符，若收到錯誤信息后便會等一段不定的時間再發(fā)送，直到收到確認(rèn)信息。這種算法比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)但性能ALOHA算法較差。所以我們要用到時隙ALOHA（SALOHA）算法。（2） 時隙ALOHA算法時隙ALOHA算法將純ALOHA算法的時間分為多個時隙：圖3 時隙ALOHA算法時隙ALOHA算法模型如圖3所示，白色代表標(biāo)簽信號，灰色代表沖突信號，每個標(biāo)簽在時隙開始時刻發(fā)送標(biāo)識符，所以要控制時隙的同步。時隙ALOHA協(xié)議信道利用率較高，%，約為純ALOHA協(xié)議的兩倍。此外，在時隙ALOHA算法的基礎(chǔ)上，繼續(xù)改進(jìn)，還形成基于幀的時隙ALOHA（FSA）防沖突算法。在FSA算法中，有空時隙、單時隙、沖突時隙這三種狀態(tài)時隙。在單時隙中，閱讀器能夠成功識別一個標(biāo)簽，空時隙和沖突時隙均不能識別?；趲臅r隙ALOHA（FSA）防沖突算法的算法邏輯簡單，標(biāo)簽在幀內(nèi)只發(fā)送一次，大大降到了沖突的發(fā)生概率，所以基于幀的時隙ALOHA（FSA）防沖突算法是目前RFID系統(tǒng)中最常用的的一種防沖突算法[8]。3 非接觸式IC卡介紹 非接觸式IC卡的特點(diǎn)、分類和國際標(biāo)準(zhǔn) 非接觸式IC卡的特點(diǎn) ，壽命長 ：存儲卡、CPU卡、邏輯加密卡 ：125KHz的低頻卡，915MHz、 ：無源卡和有源卡 ：讀寫卡和只讀卡。 非接觸式IC卡的國際標(biāo)準(zhǔn)自從我國加入了WTO與國際化接軌后，越來越多的國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)意識到，符合一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是包括IC卡在內(nèi)的所有商業(yè)化產(chǎn)品賴以生存的重要條件，是產(chǎn)品質(zhì)量的保證、市場維系拓展的基礎(chǔ)。目前，可供射頻卡使用的幾種標(biāo)準(zhǔn)有ISO781ISO1053ISO1569ISO14443以及ISO18OOO。應(yīng)用最多的是ISO14443和ISO15693。不過現(xiàn)在市面上使用最廣泛的還是采用ISO14443協(xié)議的卡片。 ISO1443標(biāo)準(zhǔn)介紹采用ISO14443協(xié)議的射頻卡，常被分為A、B、C、D、E等類型。這里主要介紹Type A卡。Type A技術(shù)設(shè)計(jì)簡單扼要，應(yīng)用項(xiàng)目的開發(fā)周期可以很短，同時又能起到足夠的保密作用，而且可以適用于非常多的應(yīng)用場合。 本課題采用的Mifare 1 S50型IC卡就是ISO14443協(xié)議的Type A卡。物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成了整個ISO14443標(biāo)準(zhǔn)，它們都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。ISO144431定義了IC卡的物理特性。ISO144432定義了頻率、射頻能量、編碼等內(nèi)容。ISO144433定義了Type A/Type B的初始化和防沖突機(jī)制。其中Mifare1就只到這一層。ISO144434定義了卡片的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。4 RFID讀寫器硬件設(shè)計(jì) 硬件電路器件的選擇 處理器的選擇目前，在嵌入式處理器芯片中應(yīng)用得最為廣泛的就是ARM內(nèi)核32位芯片。ARM內(nèi)核采用精簡指令集計(jì)算機(jī)（RISC）體系結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是的指令集和相關(guān)的譯碼機(jī)制不是很復(fù)雜，這樣能夠有效降低有關(guān)硬件的復(fù)雜度[11]。它的優(yōu)點(diǎn)有：（1） 具有大量的通用寄存器；（2） 具有比較簡單的尋址方式；（3） 使用統(tǒng)一和固定長度的指令格式；（4） 地址自增和自減的尋址方式又簡化了程序中的循環(huán)處理；（5） “條件執(zhí)行”的ARM指令可以減少指令數(shù)目，提高效率。ARM處理器的這些建立在RSIC基礎(chǔ)上的特性使得它在低功耗、高性能、低代碼規(guī)模以及小的體積的方面結(jié)合得非常完美。ARM公司開發(fā)了很多系列的ARM處理器核，應(yīng)用較多的是ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列等等。ARM7具有嵌入式ICERT邏輯，功耗低，編程和調(diào)試簡便，而ARM9系列雖然性能更加優(yōu)越但價格相對較昂貴。所以本課題選用SAMSANG公司的S3C44B0X芯片，這是一款典型的ARM7TDMI芯片，功能齊全且性價比高，應(yīng)用非常廣泛。它帶有系統(tǒng)管理、內(nèi)部存儲、定時器、RTC、通用輸入輸出等功能，還帶有中斷控制器、LCD控制器、看門狗定時器等。該芯片頻率72MHZ，帶有時鐘、復(fù)位和供電管理功能；低功耗，有2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1毫秒轉(zhuǎn)換時間（16通道）；串行調(diào)試和JTAG接口；7通道DAM控制器，幾十個快速I/O口及多達(dá)9個通信接口[9]，S3C44B0X引腳圖如圖4所示：。圖 4 S3C44B0X引腳圖 射頻識別讀卡芯片的選擇 隨著射頻識別技術(shù)的發(fā)展，射頻識別技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注，相應(yīng)的射頻識別市場也迅猛增長，越來越多的制造商參與到射頻識別芯片的開發(fā)上來。有幾款射頻識別讀寫芯片應(yīng)用較為廣泛，如TI公司的TRF7960，內(nèi)有編程選項(xiàng)，有獨(dú)立的內(nèi)部電源；INSIDE公司PICOREAD,兼容NFC技術(shù)，功耗低，有自動監(jiān)測功能；飛利浦半導(dǎo)體公司MFRC531芯片，該公司是進(jìn)入射頻識別市場較早的國際公司，生產(chǎn)的芯片性價比高，性能優(yōu)越等等，其它芯片不再作一一累述。由于本課題目的只是為了實(shí)現(xiàn)射頻識別功能，出于價格便宜的原則選擇Philips公司的Mifare 1 S50芯片，該芯片存儲容量為8K bit,16個分區(qū)，,讀寫時間為12毫秒，具有防沖突機(jī)制，支持多卡操作[10]。 讀寫器硬件結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，讀寫器主要由天線部分、射頻讀卡、主芯片、UART接口、LCD及其接口等部分組成： 讀寫器硬件框圖如圖5所示： 圖5 讀寫器硬件框圖讀寫器實(shí)物圖如圖6所示：圖6 讀寫器實(shí)物圖主要引腳說明如表2所示：表2引腳說明 電路原理圖讀寫器電路圖如圖7所示：圖7 讀寫器電路圖1. 射頻模塊接口電路如圖8： 2. LCD顯示屏接口電路如圖9：
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