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粤嵌嵌入式系统开发:嵌入式RFID读卡器的设计

更新时间: 2017-07-28 14:25:19来源: 粤嵌教育

  典型的嵌入式RFID系统通常包括以下部分:上位机系统、读卡器、射频标签。读卡器由嵌入式微处理器和射频芯片组成。下面粤嵌嵌入式系统开发为你讲述一下RFID读卡器的设计吧。

嵌入式系统开发

  读卡器主控芯片及外围电路的设计。读卡器主控芯片采用STM32F103VET6微处理器。该处理器基于ARM Cortex—M3内核,支持多种通信总线,工作频率为72MHz,包括5个USART串行接口、2个I2C总线接口、3个SPI总线接口、CAN总线和USB总线。同时,该处理器还具有80个通用I/O口、A/D转换器、16位定时器、实时时钟等功能,具有功能强大、功耗低等优点,可以满足本系统读卡器的设计要求。

  读卡器采用标准USB 5V供电,通过稳压芯片KF33BDT提供3.3V电压供微处理器使用。为了抗干扰,微处理器的每个电源引脚都并联了0.1μF的去耦电容。微处理器的外部时钟源选用两个,分别为高速外部时钟源和低速外部时钟源。高速外部时钟源的晶振频率为8MHz,用于为系统提供精准的主时钟;低速时钟源的晶振频率为32.768kHz,用于为时钟或日历等提供时钟源。sTM32F103 VET6微处理器通过串口与CR95HF射频芯片进行通信,采用标准JTAG接口实现程序的烧写与调试,并通过USB总线与上位机高速通信。

  读卡器射频电路设计。RFID读卡器使用意法公司的CR95HF射频芯片。CR95HF是具有SPI和UART串行接入的多协议非接触13.56MHz射频芯片,支持ISO/IEC14443 A和B、ISO/IEC 15693以及ISO/IEC 18092等协议,能管理读卡器模式的帧编码和译码,可以广泛应用于RFID等近场通信。以CR95HF作为射频芯片,支持高频频段的无源RFID,可以与基于M24LR64的新型大容量标签进行无线通信。

  CR95HF使用串口方式与STM32F103VET6微处理器通信,CR95HF提供与串口标准兼容的通信接口(14和12引脚),可与微处理器进行双向通信。CR95HF射频芯片供电电压为3.3V,可以使用STM32F103VET6所用电压。同时,电容C1、C2、C3用来去耦,减少干扰。RX1、TX1、RX2、TX2引脚用来连接匹配电路和天线。CR95HF工作在高频频段,在天线设计上,通过匹配电路电容和电阻值的选取,得到匹配电路的等效电容,由于会和天线电感组成频率为13.56 MHz LC振荡回路,因而可以计算出所需的天线电感,从而得到天线参数,进行匹配设计。

  数据通信部分的设计。RFID读卡器通过使用STM32F103VET6芯片内部集成的标准USB接口与PC上位机实现有线通信。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能,从而可以方便地实现读卡器设备的移动。同时,USB2.0高速总线传输速率可达480Mbps,可以快速地将读卡器与PC上位机进行数据交换。由于所设计标签具有容量较大等特点,因而读卡器需要能够快速地将读取到标签内的大容量数据传输给上位机,而USB总线传输速率极高的优点使得本读卡器可以满足实时需求。

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