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粤嵌嵌入式培训机构:M24LR64的大容量无源RFID标签设计

更新时间: 2017-08-01 15:12:46来源: 粤嵌教育

  M24LR64是一款内置标准I2C串口的EEPROM存储器,可与大多数微控制器或ASIC芯片通信。此外,还提供一个ISO15693标准的RF(射频)接口,可与RFID阅读器进行无线通信。下面粤嵌嵌入式培训机构带你了解一下M24LR64的大容量无源RFID标签设计。

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  ISO15693是一种无源RFID标准,能同时从RF系统获取电能和数据。在RF模式下,读写M24LR64不需要电源,从而节省板上电源,轻松、便捷地无线存取电子产品参数。

  大容量RFID标签电路设计。M24LR64是意法半导体公司推出的一款新型无线存储器芯片,其内部具有口令保护的64 Kb EEPROM,支持工作频率为13.56 MHz,符合ISO/IEC 15693协议标准的无线通信接口数据,传输频率为400kHz,符合I2C串行总线标准的有线通信接口。由于该芯片价格比较昂贵,应根据不同的需求选择标签存储容量;根据项目需要,本文设计了采用3个M24LR64芯片的标签,即实现了24KB的大存储容量标签。另外对三个芯片采用并联方式,从而实现三个芯片共用一条I2C总线和一根天线,减少标签的成本和功耗。

  天线研究与设计。M24LR64在进行无线方式的信息读写时,采用频率为13.56 MHz的高频(HF)载波进行通信。通过电磁耦合,标签利用外部电感天线从嵌入式RFID读卡器的电磁场中获取所需电能。其中,Ctun是M24LR64的内部调谐电容,其值为28.5 pF,并联电阻Rchip以模拟芯片的电流消耗;天线是一条导线,Rant表示等效电阻,Lant表示天线电感,Cant表示天线寄生电容。由于在一阶微分方程式中,Rchip、Cant、Rant可以忽略不计。因此,M24LR64存储芯片和天线等效于谐振频率为13.56 MHz的LC振荡回路,满足:其中f=13.56 MHz,Ctun=28.5 pF,可以计算出一个M24LR64时所需天线电感。由于采用3个M24LR64并联,总电容为单个M24LR64的3倍。求得设计标签所需的天线电感:代入数据,可得所设计标签的理想天线电感Lant=1 611.22 nH。

  设计天线形状为正方环形天线。正方环形天线的电感满足以下经验公式:其中,μ0=4π×10-7H/m,K1=2.34,K2=2.75,dout和din分别表示外径和内径,N为匝数。采用Grover算法,计算所设计天线实际电感Lant',即:其中,L是每条线段的自感,s是线段数量为24,M是天线每段之间的互感。可得所设计标签天线的电感实际值:Lant'=1 611.39 nH和理想天线电感Lant=1 611.22 nH误差:可见误差极小,精确度极高,可以满足需求。

  系统测试。在上位机对嵌入式RFID读卡器进行标签信息读写,其中显示的为每个M24LR64的唯一标识号,即UID号;可以向标签中任意存储空间写入数据并读出。由此可见,能够成功地对3个M24LR64进行读写操作,没有遮挡物的读写距离为6.8 cm,实现了大容量标签的设计。

  经实际测试,设计的标签能与读卡器进行准确的无线读写,并能通过I2C总线接口连接到微处理器实现有线通信,具有功耗低、便携等特点。以上是粤嵌嵌入式培训机构带你了解M24LR64的大容量无源RFID标签设计。




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