单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,125KHz RFID,技术,125KHz RFID,系统采用 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电感耦合,一、,e5551,应答器芯片,1,、,e5551,芯片的性能和电路组成,（,1,）主要技术性能,e5551,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 具有以下主要特性：,125K,低功耗，低工作电压,非接触能量供给和读写数据,工作频率范围为,100150KHz,EEPROM,存储器容量为,264bit,，分,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,采用请求应答实现防碰撞,完成块写和检验的时间小于,50ms,可编程选择传输速率和编码调制方式,可工作于密码方式,（,2,）内部电路结构,e5551,芯片的内部电路组成框图如下，该图给出了,e5551,芯片和读写器之间的耦合方式。
读写器向,e5551,芯片传送射频能量和读写命令，同时接收,e5551,芯片以负载调制方式送来的数据信号e5551,芯片由模拟前端、写解码、比特率产生器、调制器、模式寄存器、控制器、测试逻辑、存储器、编程用高压产生器等部分构成e5551,芯片在射频工作时，仅使用,coil1,（引脚,8,）和,coil2,（引脚,1,），外接电感,L,2,和电容器,C,2,，构成谐振回路在测试模式时，,V,DD,和,V,SS,引脚为外加电压正端和地，通过测试引脚实现测试功能1,）模拟前端（射频前端）,模拟前端（,analog front end,，,AFE,）电路主要完成芯片对模拟信号的处理和变换，包括电源产生、时钟提取、载波中断的检测、负载调制等部分2,）控制器,控制器主要完成,4,种功能：,A,、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，以保证芯片设置方式工作；,B,、控制对存储器的访问；,C,、处理写命令和数据写入；,D,、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3,）比特率生成与写解码,比特率生成电路可产生射频的,8,，,16,，,32,，,40,，,50,，,64,，,100,，,128,分频后的数据比特率。
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4,）高压（,HV,）产生器,它在写入时产生对,EEPROM,编程时所需的高电压5,）模式寄存器,模式寄存器存储来自,EEPROM,块,0,的模式数据，它在每块开始时被不断刷新6,）调制器,调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，如下图其输入为来自存储器的二进制,NRZ,码，输出用于对载波的负载调制A,、编码,曼彻斯特码：逻辑,1,为倍频率,NRZ,码的,10,，逻辑,0,为倍频率,NRZ,码的,01,；,Biphase,：每个位的开始电平跳变，数位,0,时位中间附加一跳变,B,、调制方式,PSK,调制的脉冲频率为,RF/2,，,RF/4,或,RF/8,，,RF,为载波频率,f,c,它的相位变化情况有以下：,PSK1,：数位从,1,变为,0,或从,0,变为,1,时，相位改变,180,；,PSK2,：每当数位,1,结束时，相位改变,180,；,PSK3,：数位从,0,变为,1,（上升沿）时，相位改变,180,；,FSK,调制有以下,4,种：,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;,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;,C,、,注意问题,下面的组合不可使用：,当编码为曼彻斯特码或,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；,比特率为,RF/50,或者,RF/100,的,PSK,调制，,PSK,的脉冲频率不为比特率的整数倍,（,7,）存储器,存储器,EEPROM,的结构,如下图,，它由,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0,132,块,L,用户数据或密码（口令）,7,L,用户数据,6,L,用户数据,5,L,用户数据,4,L,用户数据,3,L,用户数据,2,L,用户数据,1,L,配置数据,0,存储器,EEPROM,的结构,块,0,为芯片工作的模式数据，它不能作为通常数据被传送，块,1,至块,6,为用户数据；块,7,为用户口令，若不需要口令保护，则块,7,也可作为用户 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（,MAXBLK,）的位,32,，,MAXBLK,为用户设置的最大块号参数值各块的锁存位,L,不能被传送3,）配置存储器,EEPROM,的块,0,用于存放配置数据其各位的编码含义,如下页表,4,）初始化,电源上电后，,e5551,芯片按配置数据进行初始化（需,256,个载波时钟周期，约,2ms,），采用所选用的编码调制方式工作位数,功能描述,L,锁存位,111,保留,1214,比特率编码,15,0,1617,编码方式,1820,调制方式,2122,PSK,脉冲频率,配置存储器的配置数据编码,000 RF/8,001 RF/16,010 RF/32,011 RF/40,100 RF/50,101 RF/64,110 RF/100,111 RF/128,00,直接,01,曼彻斯特,Biphase,11,保留,000,直接,001 PSK1,010 PSK2,011 PSK3,100 FSK1,101 FSK2,110 FSK1a,111 FSK2a,00 RF/2,01 RF/4,10 RF/8,11,保留,23,AOR,24,0,2527,MAXBLK,28,PWD,29,序列终止符,ST,30,块终止符,BT,31,STOP,32,保留,000 0,001 1,010 2,011 3,100 4,101 5,110 6,111 7,2,、,e5551,芯片的读模式,（,1,）读模式,读模式是电源上电后的默认工作模式，下图为,e5551,芯片上电后进入读模式的情况，所示电压波形是,e5551,芯片所接谐振回路两端的电压波形。
A,、读模式时的传送数据序列,读模式时，传送数据序列从块,1,的第一位开始至最后一块的第,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 ，即,e5551,芯片传送的是逻辑,0+,循环数据序列逻辑,0,B,、块终止符,BT,和序列终止符,ST,终止符有两种：块终止符,BT,和序列终止符,ST,，它由配置存储器第,30,位和第,29,位分别设置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,当既用,BT,也用,ST,时，块,1,前不用,BT,而仅用,ST,，如下图所示当,MAXBLK=0,时，没有序列终止符,ST,0,块,1,块,2,块,1,块,2,0,0,1,0,0,1,1,1,0,ST,块,1,块,2,ST,块,1,块,2,0,BT,块,1,BT,块,2,0,ST,块,1,BT,块,2,块,2,ST,BT,（,2,）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,、,e5551,芯片的写模式,（,1,）写模式和,gap,读写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,gap,之间的持续时间来编码,0,和,1.,当,gap,时间为,50150us,时，两,gap,之间的,24Tc,（,Tc,为载波周期）时间长为,0,，,56Tc,时间长为,1.,当大于,64Tc,时间长而无,gap,再出现时，,e5551,芯片退出写模式若在写过程中出现错误，则,e5551,芯片进入读模式，从块,1,的位开始传输数据序列中的第一个,gap,称为起始,gap,为了便于,e5551,芯片的检测，在一般情况下，起始,gap,应长于其后的,gap,，如下图：,（,2,）写数据过程,读写器发出双位码，作为命令传送至,e5551,芯片，命令的构成,如下表,所示：,A,、,AOR,（,Answer On Request,）模式 在,AOR,模 式，配置数据中,PWD=1,，,AOR=1,，,STOP=0,当,AOR=1,时，,e5551,芯片在装载块,0,后并不调制，将等待来自读写器的有效,AOR,命令，以备唤醒AOR,命令利用口令激活匹配的,e5551,芯片，该命令用于防碰撞，以选择所要的,e5551,芯片，完成读写操作。
命令,命令码,后续位构成,标准写,10,锁存位,L+32,位数据位,+3,位块地址号,口令模式,10,32,位口令,+,锁存位,L+32,位数据位,+3,位块地址号,AOR,唤醒模式,10,32,位口令,直接访问,10,锁存位,L+3,位块地址号,停止,STOP,11,-,命令的构成,B,、编程写入（标准写）模式,当所有写信息被,e5551,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有一段延迟，在此期间检测编程电压,Vpp,在编程过程中对,Vpp,不断监测，不论何时,Vpp,过低都会使,e5551,芯片进入读模式编程写入时间为,16ms,编程写入成功后，,e5551,芯片进入读模式，并传送刚编程写入的块一个完整的写序列成功的过程如下图POR,C,、口令模式,当块,0,的,PWD=1,时，为口令模式此时，命令码后面是,32,位的口令，它与存放在块,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，在写序列完成后,e5551,芯片进入读模式（从块,1,开始）当块,0,的,PWD=0,时，,e5551,芯片接收到一个写序列，它对应,32,位口令的位置，此时,e5551,芯片进入编程模式。
在口令模式，,MAXBLK,值应小于,7,，以防止口令被传送e5551,芯片写模式与,EEPROM,块,0,的,PWD,，,AOR,，,STOP,位的关系如下表所示：,PWD,AOR,STOP,在,Rest/POR,后,e5551,芯片的工作模式,1,1,0,防碰撞模式,1,0,0,口令模式,0,1,0,AOR,模式,0,0,0,标准写和直接访问模式,4,、,e5551,芯片的防碰撞技术,STOP,命令用于停止芯片的调制，使其进入休眠状态，不再向外发送数据，直至,POR,出现5,、,e5551,芯片的错误处理,e5551,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,错误的种类有两种：一种是写序列进入期间出现的错误，另一种是编程时出现的错误A,、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,接收到的位数不正确,正确的位数应该是：,标准写,38,位 口令模式,70,位,AOR,唤醒命令,34,位,STOP,命令,2,位,当检测到上面任何一个错误时，,e5551,芯片在离开写模式后立即进入读模式，从块,1,开始传送,B,、编程期间出现的错误,寻址块的锁存位为,1,编程电压,Vpp,过低,如果写序列正确但出现上述错误，则,e55。