【文章內(nèi)容簡介】 》系列標(biāo)準(zhǔn)是由ISO/IEC JTC1 。該系列標(biāo)準(zhǔn)分為4個部分：物理特性、空中接口和初始化、防沖突和傳輸協(xié)議、擴展命令集和安全特性。它規(guī)定了鄰近式耦合設(shè)備(VCD)和鄰近式卡(VICC)之間全部采用ASK 的調(diào)制原理進(jìn)行通信，調(diào)制指數(shù)為10%和100%，VCD 確定使用哪種調(diào)制指數(shù)，VICC 應(yīng)對兩種調(diào)制指數(shù)正確解碼。從VCD 向VICC 傳送信號時，編碼方式為兩種：“256取1”和“4取1”，二者皆以固定時間段內(nèi)以位置編碼。這兩種編碼方式的選擇與調(diào)制指數(shù)無關(guān)。當(dāng)“256取1”編碼時，10% 的ASK 調(diào)制優(yōu)先在長距離模式中使用，在這種組合中，與載波信號的場強相比，調(diào)制波邊帶較低的場強允許充分利用許可的磁場強度對IC卡提供能量。與此相反，讀寫器的“4 取1”編碼可和100% 的ASK 調(diào)制的組合在作用距離變短或在讀寫器的附近被屏蔽時使用。從VICC 向VCD 傳送信號時，用負(fù)載調(diào)制副載波。電阻或電容調(diào)制阻抗在副載波頻率的時鐘中接通和斷開，而副載波本身在Manchester 編碼數(shù)據(jù)流的時鐘中進(jìn)行調(diào)制，使用ASK 或FSK 調(diào)制。調(diào)制方法的選擇是由讀寫器發(fā)送的傳輸協(xié)議中FLAG 字節(jié)的標(biāo)記位來標(biāo)明，因此，VICC 支持ASK(副載波頻率為424kHz)和FSK(副載波頻率為424/484kHz) 兩種調(diào)制方法。數(shù)據(jù)傳輸速率分為高速和低速兩種，同樣是通過FLAG 字節(jié)的標(biāo)記位來選擇。這兩種速率根據(jù)采用的副載波速率不同而略有不同，高速為8kbps； ?？梢?，ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)具有應(yīng)用靈活，操作距離遠(yuǎn)等優(yōu)點[7]。 ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)的防沖突機制如果在同一時間段內(nèi)有多于一個的射 頻標(biāo)簽同時響應(yīng)，則說明發(fā)生沖突。RFID的核心是防沖突技術(shù)，防沖突機制使得同時處于讀寫區(qū)內(nèi)的多個標(biāo)簽的正確操作成為可能，通過算法編程，讀寫器即可自動選取其中一個標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作。這樣既方便了操作，也提高了操作的速度。ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)采用基于時隙的輪詢機制、分時查詢的方式完成防沖突機制，在模式1的防沖突算法中最多有16個時隙，電子標(biāo)簽在每個時隙通過比較讀寫器指定的UID中某些位來決定是否響應(yīng)，從而達(dá)到防沖突的目的[7]。三大空中接口標(biāo)準(zhǔn)中，ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693系列標(biāo)準(zhǔn)主要從射頻IC卡的角度描述了接近式卡和鄰近式卡與相應(yīng)的耦合設(shè)備處于不同距離時的情況，而ISO/IEC 18000系列標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重描述了在單品管理中，在不同頻率下利用射頻識別技術(shù)進(jìn)行自動識別和數(shù)據(jù)采集。第三章 RFID系統(tǒng)讀寫器設(shè)計 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)指標(biāo)本論文中所設(shè)計的非接觸式射頻卡讀寫器技術(shù)指標(biāo)如下：l 電子標(biāo)簽：Tagit系列，VICC（符合ISO/IEC156931標(biāo)準(zhǔn)）l 工作頻率：l 讀寫距離：0l5cml 通信速率：l 射頻輸出：通過功率匹配將天線線圈直接連接到功率輸出級l 供電電壓：5V士10﹪（l00mA）l 工作溫度：40～85℃l 存儲溫度：55～125℃l 接口：標(biāo)準(zhǔn)RS232(讀寫器），8位串行口（讀寫模塊）l 安裝方式：讀寫器方式：采用標(biāo)準(zhǔn)串口與PC機相連模塊方式：直接焊接在系統(tǒng)電路板上 設(shè)計方案 系統(tǒng)設(shè)計總體構(gòu)思本系統(tǒng)原本采用TI公司符合ISO/IEC 15693空中接口標(biāo)準(zhǔn)，工作于HF（）的RFID讀寫芯片TRF7960為核心設(shè)計。但是由于該芯片在封裝工藝上的特點，無法手工焊接，以及考慮到時間倉促，難以在規(guī)定時間內(nèi)較好的完成課題設(shè)計并制版調(diào)試，故在四月底決定換用TI公司具有相同功能的RIR6C001A（S6700）芯片。外圍電路包括單片機（AT89S52）、耦合天線、串口通信接口電路（MAX232）、程序下載電路等組成。電源穩(wěn)壓模塊把整個系統(tǒng)的工作電壓穩(wěn)定在5V。一卡通系統(tǒng)MAX2325V穩(wěn)壓電源耦合線圈天線AT89S52匹配電路S6700電子標(biāo)簽讀寫器RFID一卡通系統(tǒng)的工作過程如下：l 運行于PC機上的一卡通系統(tǒng)軟件通過PC機的RS232串口向讀寫器內(nèi)的單片機（AT89S52）不斷發(fā)送讀卡指令l 讀寫器內(nèi)單片機收到讀卡命令后向讀寫器芯片（S6700）發(fā)出指令l 讀寫器芯片（S6700）把收到的指令按照空中接口標(biāo)準(zhǔn)（ISO15693）進(jìn)行編碼，l 經(jīng)調(diào)制的已調(diào)信號經(jīng)過線圈天線發(fā)送到空中l(wèi) 在讀寫器閱讀場區(qū)內(nèi)（典型為10cm以內(nèi)）的電子標(biāo)簽獲得射頻激勵取得能量并收到讀標(biāo)簽信息的命令l 標(biāo)簽經(jīng)過認(rèn)，證如果命令正確，則按命令的要求把標(biāo)簽內(nèi)存信息發(fā)送出去，如果認(rèn)證錯誤，則返回錯誤信息l 讀寫器收到返回信息后，經(jīng)過解調(diào)和解碼獲得標(biāo)簽內(nèi)存UID等信息l 讀寫器芯片（S6700）將內(nèi)存UID等信息傳遞給單片機l 單片機將收到的標(biāo)簽信息送給PC機一卡通系統(tǒng)軟件l 系統(tǒng)軟件收到信息后查找注冊人員數(shù)據(jù)庫，從中調(diào)出刷卡人的個人信息顯示出來或聲音提示，并記錄刷卡信息（如時間、地點、金額）等。 TRF7960芯片的功能與特點TRF7960芯片是2007年初TI公司發(fā)布的全球最小的高性能、低功耗、支持多協(xié)議的高頻RFID射頻模擬前端芯片。它具有如下特點：（1）高集成度：l ；l ；l 內(nèi)部集成了高的電源抑制比的LDO，可直接驅(qū)動單片機來進(jìn)行工作；l 采用5 x 5毫米32引腳的QFN（IC與電路板)連接封裝大大減少了整個電路板的外圍器件和電路板空間。（2）多協(xié)議支持：支持IS0/IEC 14443A/B、IS0/IEC 1569IS0/IEC180003以及TI的非接觸支付商務(wù)與Tagit應(yīng)答器產(chǎn)品系列；（3）低功耗：具有7種靈活的手動或自動配置設(shè)置，它們能關(guān)閉未使用的部分讀卡器以達(dá)到省電的目的，因此可以降低讀卡器的整體功耗。TRF7960可工作在2． V輸入電源電壓之間。在斷電模式下，電流消耗低于1uA，待機電流小于120uA；（4）支持振幅和相位兩種調(diào)制模式：有AM和PM雙接收輸入通道，對接收的AM和PM信號利用相對強度檢測指示(RSSI)功能，選取較強的一路來進(jìn)行解調(diào)，有效減少通信盲區(qū)；（5）支持SPI接口和并行總線接口；（6）寬讀寫范圍：可用于密耦合(proximity)和遠(yuǎn)耦合(vicinity)系統(tǒng)中，內(nèi)部有獨立的模擬部分、數(shù)字部分和電源部分，可降低噪聲以保證讀寫距離和可靠性；（7）輸出功率可以調(diào)整；有100mW和200mW兩種方式[8]。 在射頻電路的具體設(shè)計中盡量讓濾波電容靠近芯片，特別是10nF的電容,這樣可以對高頻信號進(jìn)行有效的濾波；PCB布線時應(yīng)盡量減少布線地的回路，要求接地的過孔盡量靠近元器件或者IC的接地端；在布線的時候盡量減少輔線的長度，特別是射頻前端，讓元器件保持緊湊。對于發(fā)送和接收接口電路，應(yīng)進(jìn)行最佳的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、天線“Q”值的估計，使天線與射頻前端電路的50歐阻抗匹配應(yīng)用。接收電路中有兩路RX1_AM和RX2_PM，這樣芯片在接收中對接收的兩路進(jìn)行比較，對信號強的那一路進(jìn)行解調(diào)，有效避免了天線中的盲區(qū)[9]。 S6700芯片的功能與特點TI公司的S6700芯片支持多種空中接口標(biāo)準(zhǔn)，本系統(tǒng)采用ISO/IEC156932協(xié)議。芯片由USB接口的5V直流供電，能提供最大200mW的輸出功率[10]，內(nèi)部集成了發(fā)射調(diào)制編碼器和接收解調(diào)解碼器，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送調(diào)制編碼和接收解調(diào)解碼。S6700與單片機控制器的接口信號共有4個，本系統(tǒng)實際應(yīng)用SCLOCK、DIN、DOUT三個接口。l SCLOCK:雙向串行時鐘線。在標(biāo)簽響應(yīng)S6700命令之前必須進(jìn)行時鐘線的