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1、第6章 RFID读写器,6.2低频读写器,射频识别技术首先在低频得到应用和推广。低频读写器主要工作在125kHz，可以用于门禁考勤、汽车防盗和动物识别等方面。,125kHz门禁系统实现方案,读写器实现方案： 1、直接购买现成的读写模块：如RDM6300 2、购买基站芯片自己制作读写模块：如U2270B芯片 3、购买分立元件自己制作读写模块：可借鉴RDM6300的电路原理图 卡片方案： 1、EM4100卡 2、e5551卡,6.2.1基于U2270B芯片的读写器 在众多的射频卡基站芯片中，先由美国TEMIC 公司生产, 后转由ATMEL 公司生产的U2270B 是一种低成本、性能完善的低频( 1
2、00150kHz) 射频卡基站芯片。在频率为125kHz的标准情况下，数据传输速率可以达到5000b/s,带有微处理器接口, 可与单片机直接连接 载波振荡器能产生100kHz 150kHz 的振荡频率, 典型应用频率为125kHz 适用于对TEMIC 的e5530/ e5550/ e5560 射频卡进行读写操作，125kHz 时的典型读写距离为15mm,U2270B芯片的内部由振荡器、天线驱动器、电源供给电路、频率调节电路、低通滤波电路、高通滤波电路、输出控制电路等部分组成。,EM4100（125kHz ID卡）,ID(Identification)是识别的意思，ID卡就是识别卡。ID卡包含范
3、围广泛，只要具有识别功能的卡片都可以叫ID卡，例如条码卡，磁卡都可以是ID卡，EM4100是射频识别卡。,EM4100卡的结构图,数据传输方式：负载调制,EM4100 ID卡,射频ID卡一般都工作在TTF（Tag Talk First）模式，这种卡片一进入射频场得电就会不停地主动发送自己的识别号。 最初识别卡是用来识别人的，用5个字节40位二进制数表示，一般ID卡使用时只使用低位的4个字节，而把最高位的一个字节作为厂家标识或版本号使用。,EM4100的数据结构ID64格式,为了和128位的动物识别标签相区别， 业内一般称这种64位的ID卡格式为“ID64格式”。,EM4100的数据结构ID64
4、格式,为了检查数据传输中是否发生了错误，射频识别卡对每个字节都增加了两个行偶校验位，其中高半字节一个，低半字节一个，这样每个字节增加到10位二进制数，共有50位。为了校验数据的整体性错误，射频ID卡还增加了一个4位的列偶校验，这样整个ID卡数据增加到54位。当进入射频场时，如果卡片直接回送这54位，那么读写器很难确定起始位和结束位，所以射频识别卡又增加了9个二进制“1”在前面作前导码，增加了一个二进制“0”在后面作结束位，这样ID卡就有了64位数据，正好8个字节。,ID64格式实例,例子： 某张EM4100卡，包含版本号在内的40位卡号为 21 00 A5 EA D9，试写出卡中存储的的64位
5、二进制数据,EM4100的编码方式,我们平常使用的射频ID卡大多采用的是曼侧斯特编码。传送数据的速率用传送一位二进制数据使用几个单位载波表示。常用的有64载波，32载波，16载波，在125KHz的频率下，一个载波的时间是8微秒，因此相应的位宽为512微秒，256微秒，128微秒。对应的数据传输速率为2K(1953)、4K(3906)、8K(7813)。,EM4100的编码方式,下图是使用读写模块读卡时，卡号为21 00 A5 EA D9的卡片从数据输出脚DOUT输出的实测波形，采用的是曼彻斯特编码方式。软件解码时可以使用查询或中断检测跳变，配合定时器确定脉宽，根据跳变沿的方向确定数据。,6.2
6、.2考勤系统的读写器 由U2270B构成的读写器，可以用于学生考勤系统。其中，标签由卡片构成，读卡器由基站芯片U2270B及其支撑电路、主控芯片MCU及其支撑电路、外围接口电路（键盘、液晶、时钟和串口模块）构成。 学生考勤系统的工作原理如下： 平时，MCU工作于低功耗状态，标签因为没有能量而处于休眠状态； 当按下键盘上的工作按钮时，MCU被换醒，同时激活U2270B开始工作，U2270B的两个天线端子通过线圈将能量传输给外界； 当有标签靠近读写器的线圈时，标签获得能量开始工作，并将其内部存储的信息发送到U2270B的输入端。U2270B经过转换后再将信息发送给MCU，MCU接收到信息后将其转换
7、成可识别的数据，再将其送至液晶屏幕显示。,6.2.3汽车防盗系统的读写器 汽车防盗装置应具有无接触、工作距离大、精度高、信息收集处理快捷、环境适应性好等特点，以便加速信息的采集和处理。射频识别以非接触、无视觉、高可靠的方式传递特定的识别信息，适合用于汽车防盗装置，能够有效地达到汽车防盗的目的。 1防盗系统的工作原理 2防盗系统的组成 3硬件电路设计 4软件系统设计,125kHz门禁系统实例 读写模块：RDM6300读写模块 ID卡：EM4100卡,实物图,功能概述,读写器利用电感线圈发出125kHz射频信号，当ID卡进入读写器工作的距离范围中时，这时线圈产生感应电流，使ID卡中的线圈产生互感被
8、激活，然后向读写器发出ID卡自身的卡号；当读写器收到非接触ID卡的信号之后，对收到的信号执行解调和解码后发送到单片机执行实现功能的处理；当信息校对完全正确时，系统的LED绿灯亮发出滴并且开门，Nokia5110显示进入人员信息正确；若信息校对不正确，系统的LED红灯亮发出滴滴滴警告声且不开门，Nokia5110LCD显示屏显示的进入人员信息错误。,总体硬件设计,LED灯模块,1路光耦隔离继电器驱动模块,RDM6300,RDM6300是iteadstudio出品的一款125kHz的读写器模块。波特率是9600，接口类型是TTL电平RS232格式，工作电压是直流5V。,RDM6300的实物图,RD
9、M6300的引脚图,PIN1引脚是发送数据，PIN2引脚是接收数据，PIN4引脚是接地，PIN5引脚是接+5V的电源。,RDM6300的内部电路结构,RDM6300读EM4100卡的例程,void main() _Init_Device(); while(1) if(ReadCode() = 1) Decode(); id0=0x00000000; id1=0x00000000; ,/* Readcode */ unsigned char ReadCode() unsigned int i,j,k; for(k = 0;k200;k+) while(SIN); while(!SIN); Del
10、ayus(T375us); if(SIN) for(i = 0;i8;i+) while(SIN); Delayus(T375us); if(!SIN) break; ,if(i = 8) break; ,6.3高频读写器,6.3.1 MF RC500芯片,Philips公司的MF RC500芯片主要应用于13.56MHz，是非接触、高集成的IC读卡芯片。该IC读卡芯片利用先进的调制和解调概念，集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。 MF RC500支持ISO/IEC 14443 A所有的层，MF RC500还支持快速CRYPTO1加密算法，用于验证MIFARE系列产
11、品。MF RC500的并行接口可直接连接到任何8位微处理器，给读卡器的设计提供了极大的灵活性。,RC系列芯片,2种读写器结构框图,1、MF RC500芯片的特性,2、MF RC500芯片引脚的功能,6.3.2 基于MF RC500芯片的读写器,1基于AT89S51和MF RC500的读写器系统,RC系列芯片的设计关键,使用RC系列射频芯片开发卡片读写器，主要的关键点有两个，分别涉及硬件和软件。 硬件上的关键：RC系列射频芯片的线圈天线及匹配电路设计 软件上的关键：如何正确设置RC系列射频芯片内部的64个寄存器 天线提供了卡片和读写器交换数据的物理通道，直接决定了读写器的读写性能和读写距离，在此
12、基础上加上对64个寄存器的正确操作，读写器才能正常高效的工作。,6.3.2 基于MF RC500芯片的读写器,（1）系统硬件设计 系统主要由AT89S51、MF RC500、时钟电路、看门狗、MAX232和矩阵键盘等组成。系统先由MCU控制MF RC500，驱动天线对MIFARE卡（也即电子标签）进行读写操作，然后与PC通信，把数据传给上位机。 （2）系统天线设计 为了驱动天线，MF RC500通过TX1和TX2提供13.56MHz的载波。根据寄存器的设定MF RC500对发送数据进行调制来得到发送的信号。天线接收的信号经过天线匹配电路送到MF RC500的RX脚。MF RC500的内部接收器
13、对信号进行检测和解调，并根据寄存器的设定进行处理，然后将数据发送到并行接口，由微控制器进行读取。,对MF RC500绝大多数的控制是通过读写MF RC500的寄存器实现的。MFRC500共有64个寄存器，分为8个寄存器页，每页8个，每个寄存器都是8位。单片机将这些寄存器作为片外RAM进行操作，要实现某个操作，只需将该操作对应的代码写入对应的地址即可。当对应的电子标签进入读写器的有效范围时，电子标签耦合出自身工作的能量，并与读写器建立通信,（3）系统工作流程,以实验用到的HF模块为例,数据帧格式,根据该模块的协议手册可编写指令如下： 请求命令： 07 12 41 01 52 f8 03 防碰撞命令： 0c 22 42 06 93 00 78 01 a6 00 d9 03 停止命令： 06 32 44 00 8f 03,请求：PiccRequest,防碰撞：PiccAnticoll,微波RFID系统是目前射频识别系统研发的核心，是物联网的关键技术。微波RFID常见的工作频率是433MHz、860/960MHz、2.45GHz和5.8GHz等，该系统可以同时对多个电子标签进行操作，主要应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合。,6.4 微波读写器,
