《第7章 125 kHz RFID技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章 125 kHz RFID技术.ppt（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、RFID技术基础,利 节,125kHz RFID系统采用电感耦合方式工作。由于应答器成本低、非金属材料和水对该频率的射频具有较低的吸收率，所以125kHz RFID系统在动物识别、工业和民用水表等领域获得广泛应用。,第7章 125kHz RFID技术,ATA5577C应答器芯片 U2270B阅读器芯片 阅读器电路设计,第7章 125kHz RFID技术,ATA5577C应答器芯片 U2270B阅读器芯片 阅读器电路设计,ATA5577C应答器芯片是Atmel公司生产的非接触式、无源、可读/写、具有防碰撞能力的RFID器件，中心工作频率为125kHz。主要技术性能： 低功耗、低工作电压； 非接触
2、能量供给和读写数据； 工作频率范围为100-150 kHz； EEPROM存储器容量为264位，分为8块，每块33位； 具有7块用户数据，每块32位，共224位； 具有块写保护； 采用请求应答（Answer On Request，AOR）实现防碰撞； 完成块写和校验的时间小于50ms； 可编程选择传输速率（比特率）、编码调制方式； 可工作于密码（口令）方式。,1. 内部电路组成,ATA5577C芯片在射频工作时，仅适用引脚8和1.,1. 内部电路组成,1. 内部电路组成,外接电感L2和电容器C2构成谐振回路。,1. 内部电路组成,主要完成芯片模拟信号的处理和变换，包括电源产生、时钟提取、载波中
3、断的检测、负载调制等。,1. 内部电路组成,1）在上电有效后及读期间，用配置存储器数据装载模式寄存器，以保证芯片按设置方式工作。2）控制对存储器的访问。3）处理写命令和数据写入。4）在密码模式中，将接收操作码后的32位值与存储的密码进行比较和判别。,1. 内部电路组成,写解码电路在写操作期间解读有关写操作码，并对写数据流进行检验。,1. 内部电路组成,在写入时产生对EEPROM编程时所需的高电压。,1. 内部电路组成,存储来自EEPROM块0的模式数据，在每块开始时被不断刷新,1. 内部电路组成,由8块构成，每块33位，第0位为锁存位，共264位。所有33位都可被编程，编程所需电压来自片内，但
4、若某块的锁存位被置1，则该块被锁存，不能通过射频再次编程。,块0为芯片工作的模式数据，不能作为通常数据被传送。块7为用户口令，若不需要口令保护，则可作为用户数据存储区。 存储器的数据以串行方式送出，从块1的位1开始到最大块的位32.各块的锁存位L不能被传送。,1. 内部电路组成,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。,逻辑1为倍频率NRZ码的10，逻辑0为倍频率NRZ码的01。,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为
5、来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。,每个位的开始电平跳变，数位1时位中间附加一跳变。,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。,数位从1变为0或从0变为1时，相位改变180,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。,每当数位1结束时，相位改变180,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。,数位从0变为1时，相位改变180,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制N
6、RZ码，输出用于载波的负载调制。,FSK1：数位1和0的脉冲频率为RF/8和RF/5; FSK1a：数位1和0的脉冲频率为RF/5和RF/8。,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。,FSK2：数位1和0的脉冲频率为RF/8和RF/10； FSK2a：数位1和0的脉冲频率为RF/10和RF/8。,当编码为曼切斯特码或Biphase码时，调制为PSK2或比特率为RF/8且脉冲频率为RF/8的PSK调制。,ATA5577C芯片工作有读模式和直接访问的块读模式。,ATA5577C芯片工作有读模式和直接访问的块读模式。,2. ATA557
7、7C芯片的读工作模式,读模式是POR（电源上电）后的默认工作模式，所示电压波形是ATA5577C芯片所接谐振回路（即引脚Coil1和Coil2）两端的电压波形。,传送数据序列,传送数据序列从块1的第1位开始至最后一块的32位，并循环传送。 最后一块的块号由配置存储器的参数MAXBLK确定。,当工作于该模式时，在传送循环数据序列之前，发送的第1位为逻辑0，即ATA5577C芯片传送的是逻辑0+循环数据序列。,块终止符BT和序列终止符ST,终止符的采用与否是可选的，被用于提供阅读器数据时的同步信息。BT出现于每一个块前，而ST出现于传送数据每一个循环序列前，分别位于第30位和第29位。当既用BT也
8、用ST时，块1前不用BT而仅用ST。,ATA5577C芯片工作有读模式和直接访问的块读模式。,当在直接访问命令下工作时，可以读一个单独的块。所用命令码为10后跟锁存位和地址（3位块号），但配置存储器（块0）的PWD（使用口令）位必须为0.,3. ATA5577C芯片的写工作模式,阅读器发出的命令和写数据可由中断载波形成空隙的方法来实现，并以两个间隙之间的持续时间来编码0和1。 当大于64Tc(载波周期)时间长而无间隙再出现时，ATA5577C芯片退出写模式。,3. ATA5577C芯片的写工作模式,阅读器发出的命令和写数据可由中断载波形成空隙（gap）的方法来实现，并以两个间隙之间的持续时间来
9、编码0和1。 当大于64Tc(载波周期)时间长而无间隙再出现时，ATA5577C芯片退出写模式。,序列中的第一个gap为起始gap。在一般情况下，起始gap应长于其后的gap。,3. ATA5577C芯片的写工作模式,阅读器发出的命令和写数据可由中断载波形成空隙（gap）的方法来实现，并以两个间隙之间的持续时间来编码0和1。 当大于64Tc(载波周期)时间长而无间隙再出现时，ATA5577C芯片退出写模式。,当gap时间为50150us时，两gap之间的24Tc时间长为0,56Tc时间长为1。,3. ATA5577C芯片的写工作模式,阅读器发出的命令和写数据可由中断载波形成空隙（gap）的方法
10、来实现，并以两个间隙之间的持续时间来编码0和1。 当大于64Tc(载波周期)时间长而无间隙再出现时，ATA5577C芯片退出写模式。,阅读器发出双位码，作为命令传送至ATA5577C，命令结构如下：,3. ATA5577C芯片的写数据过程,标准写模式 当所有写信息已被ATA5577C芯片正确接收时，可编程写入。在写序列传送结束和编程之间的延迟期间检测编程电压VPP。在编程过程中对VPP不断监测，过低都会是ATA5577C芯片进入读模式。,3. ATA5577C芯片的写数据过程,标准写模式 编程写入时间为16ms。编程写入成功后，ATA5577C芯片进入读模式，并传送刚编程写入的块。,3. AT
11、A5577C芯片的写数据过程,口令模式 当块0的PWD=1时，为口令模式。命令码后面是32位的口令，它与存放的块7的口令从位1开始逐位比较。如果不匹配，则不能对存储器编程，进入读模式。当块0的PWD=0时，ATA5577C芯片接收到一个写序列，它对应32位口令的位置，进入编程模式。在口令模式， MAXBLK值应小于7，以防止口令被传送。,3. ATA5577C芯片的写数据过程,AOR防碰撞模式 配置数据中PWD=1，AOR=1，STOP=0。当AOR=1时，ATA5577C芯片在装载块0后并不调制。AOR命令利用口令激活匹配的ATA5577C芯片，该命令用于防碰撞，以选择所要的ATA5577C
12、芯片，完成读/写操作。 在调制启动前，应答器从阅读器等待一个有效的AOR唤醒命令，由操作码（10或11）和一个有效的密码组成。所选择的应答器将保持活跃，直到RF场被关闭或不同口令的新命令发送。,3. ATA5577C芯片的写数据过程,4. ATA5577C芯片的防碰撞,4. ATA5577C芯片的防碰撞,STOP命令用于停止ATA5577C芯片的调制，使其进入休眠状态，不再向外发送数据，知道POR出现。,4. ATA5577C芯片的防碰撞,STOP命令用于防碰撞过程，它能保证在射频能量场有效范围内使阅读器逐个读出多个ATA5577C芯片的数据。,STOP命令仅含两位命令码（11），任何附后发出
13、的数据将不能起到STOP命令的作用。阅读器发送的STOP命令为：,块0的STOP位和STOP命令的关系为：STOP位为0，STOP命令有效；STOP位为1，STOP命令无效。,5. ATA5577C芯片的错误处理,ATA5577C芯片可检测出若干错误的出现，以保证只能是有效位才能写入EEPROM。 写序列进入期间出现的错误。 编程时出现的错误。,5. ATA5577C芯片的错误处理,ATA5577C芯片可检测出若干错误的出现，以保证只能是有效位才能写入EEPROM。 写序列进入期间出现的错误。 在两个gap之间的时间长度错误 命令码既不是10也不是11 口令模式有效，但口令不匹配 接收到的位数
14、不正确 编程时出现的错误。,5. ATA5577C芯片的错误处理,ATA5577C芯片可检测出若干错误的出现，以保证只能是有效位才能写入EEPROM。 写序列进入期间出现的错误。 编程时出现的错误。 被寻址块的锁存位为1 编程电压Vpp过低,5. ATA5577C芯片的错误处理,第7章 125kHz RFID技术,ATA5577C应答器芯片 U2270B阅读器芯片 阅读器电路设计,U2270B芯片是工作于125kHz的用于阅读器的集成芯片，它是应答器和微控制器之间的接口。它可以实现向应答器传输能量、对应答器进行读/写操作，可与e555X系列等应答器芯片配套使用。 在微控制器的控制下，实现收/发
15、转换并将接收到的应答器的数据传送给微控制器。,U2270B芯片主要技术性能如下 产生载波的频率范围为100 kHz150 kHz； 在125 kHz载波频率下，典型的数据传输速率为5kbps； 适用于采用曼彻斯特码及Biphase码调制的应答器； 电源可采用汽车蓄电池或5 V直流稳压电源； 具有可调谐的能力； 便于和微控制器接口； 可工作于低功耗模式（Standby模式）,内部电路结构,内部电路结构,构成3种供电方式： 单电源方式：4个电源引脚都连在一起接至5V电源 双电源方式：DVS和VEXT引脚加入+7-+8V电源电压，以获得较强的磁场强度。 蓄电池供电：在采用蓄电池时，为降低功耗，可对S
16、tandby引脚施加控制，使芯片在无应答器读/写时 处于低功耗模式。,内部电路结构,用于滤除解调后残留的载波信号和高频分量，可保证数据传输的信号频谱宽度。,第7章 125kHz RFID技术,ATA5577C应答器芯片 U2270B阅读器芯片 阅读器电路设计,阅读器的应用环境和基本功能包括： 阅读器是便携式的还是固定的； 应支持对一种还是多种类型应答器的读/写； 阅读器的读/写距离； 阅读器和应答器的周边环境。,阅读器的主要电气性能有： 供电方式与节约能耗的措施； 空中接口方式； 电磁兼容性能； 与高层通信接口的方式； 防碰撞算法的实现方法； 加密的需求。,基于U2270B芯片的阅读器典型电路1,采用蓄电池供电方式的阅读器电路,阅读器电路设计 该电路采用蓄电池电源供电，U2270B芯片的VEXT引脚输出电压可提供微控制器作为电源 VEXT还接至晶体管BC639的基极，控制DVS的产生 Standby引脚电平由微控制器控制，可以方便地进入Standb
