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探究基于EM4469射频卡的手持式读写设备的开发

  RFID系统主要由射频电子标签、读写设备和计算机网络及软件组成。其中,读写设备主要作为射频卡数据采集终端,其任务是启动作为数据载体的射频电子标签,并与这个射频电子标签通过空间耦合建立双向通信联系,从而实现射频电子标签与读写设备之间的数据传输,最终实现对射频卡中数据的读写、存储和向计算机网络传送数据,它是RFID系统中十分重要的一个硬件设备。

  EM4469射频卡是EM微电子公司推出的一款工作频率为100kHz~150kHz,具有读/写功能的非接触式RFID射频芯片,它可以较低的功耗提供多种数据传输速率和数据编码方式。由于该射频芯片不仅兼容ISO 11784/11785标准,还符合ISO FDX/B动物识别标准,因此,该射频芯片可被广泛应用于各种应用管理系统中,尤其是动物识别和跟踪管理。

  EM4469具有32位的密码读/写保护、32位唯一的ID码和10位用户码。EM4469 的EEPROM存储空间有512位,被分为16个扇区,每个扇区32位,其中的锁定位可以将EEPROM的数据块变成只读模式。EM4469可以较低的功耗提供多种数据传输率和编码方式,而且其内部集成的谐振电容可掩膜选择,不需要外部电容。另外,它还有片内整流器和限压器,可以在-40℃~85℃温度下工作。

  手持式读写设备也叫便携式读写器,它是将RFID读写功能、天线和数据处理功能集成在一起的掌上电脑。其主要部分是射频卡读写电路,用于实现射频卡的读写和数据采集。此外,它通常带有液晶显示屏和键盘,用来输入和显示数据,并配有存储器和通信接口,实现数据的保存并向计算机传送,另外,还配有稳定的电源管理电路,用于设备的供电。

  手持式读写设备的硬件电路主要包括主控单片机、射频读写、液晶显示、存储、键盘、通信、电源和声光提示电路。

  考虑到手持机的存储容量大、外部中断和定时中断的功能需要,以及开发工具的费用等因素,本系统选用了由深圳宏晶科技公司生产的STC89C58RD+单片机作为主控制模块。STC89C58RD+具有以下优点:加密性强;超强的抗干扰性,有三大降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施;超低功耗;在线系统可编程和可远程升级。

  本手持式读写设备中的数据显示电路采用CSD—12864I液晶显示模块。这是一种图形点阵液晶显示模块,主要由行驱动器和列驱动器,以及128×64全点阵液晶显示器组成。它可以完成图形显示,也可以显示32个16×16点阵的汉字。液晶显示模块与CPU接口采用8位数据总线条控制线。

  在本RFID手持式读写设备中,STC89C58RD+单片机只有1280B的RAM,需要附加存储器电路。本手持机选择了由Hynix公司生产的HY628400存储器。

  RFID手持式读写设备与计算机之间通过RS-232C串行接口进行数据通信。本手持式读写设备选用了兼容RS-232标准的MAX3243芯片。MAX3243具有3个驱动器、5个接收器和双电荷泵电路,而且所有的引脚都具有±15kV ESD保护。

  本手持式读写设备的工作电压为5V,后备电源电压为3.6V,因此选用Maxim公司的升压型DC/DC电压转换器件MAX682为手持机供电。MAX682通过2.7V~5.5V的输入电压,可获得稳定的5V输出电压和250mA的输出电流,而且停机状态下的电流损耗小(只有0.1mA),完全满足手持机的供电需要。电源模块的电路如图3所示,其中,C105和C107是滤波电容,电阻R102是控制电阻,C106是电路的升压电容。

  本手持式读写设备主要完成射频电子标签的读写、数据的存储和与计算机的信息通信。

  XM503感应模块通过发送标准命令来完成对EM4469射频卡的读写操作。读卡的程序流程是:首先初始化单片机串口,发送开射频场的命令,输入要读取的数据扇区的区号。然后发送读数据的命令,判断此命令是否发送完毕,如果没有发送完就接着发送;如果发送结束就接着判断是否有数据,如果没有数据则提示错误并返回到初始化的地方。如果有数据就开始接收。最后判断接收到的数据正确与否,如果正确,则可以将所读取到的数据通过液晶显示屏显示出来。如果判断接收到的数据是错误的,则提示错误并返回初始化。

  当要往EM4469射频卡中写入数据的时候,先要将单片机的串口初始化,设置波特率,发送开射频场的命令。然后输入要写入数据的扇区的区号并发送写数据的命令,接着判断写数据命令是否发送完毕。如果没有发送完毕就接着发送;如果发送结束就进一步判断是否有数据。如果没有数据则提示错误并返回初始化;如果有数据就开始接收要写入的数据。再判断接收到的数据正确与否。如果判断接收到的数据是错误的,则提示错误并返回到初始化的地方;如果正确,还要将其读出来,判断是否是要写入的数据。如果是就结束;如果不是就返回初始化。

  本文详细论述了基于EM4469射频卡的手持式读写设备的硬件电路设计和主要软件部分的设计方法。该产品采用模块化的结构设计方法,将射频卡读写电路设计成相对独立的模块,如果有不同类型射频卡的使用需要,可以将此部分电路更换成其他类型射频卡读写电路模块即可满足需要。