第7讲13.56 MHz RFID技术

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补充： 读写器和电子标签的工作次序。通常有两种时序：一种是读写 器先发言（RTF,Reader Talk First）：另一种是标签先发言（T TF，Tag Talk First）。
RTF方式：电子标签只有接收到读写器特殊命令才发送数据。 TTF方式：电子标签进入读写器的能量场主动发送自身系列号。 TTF方式的射频标签具有识别速度快等特点，适用于需要高速 应用的场合。另外，TTF方式在噪声环境中更稳健，在处理标签 数量动态变化的场合也更为实用，因此，更适于工业环境的跟踪 和追踪应用。
• H4006芯片
– 工作频率范围为10~15 MHz，通常选用13.56 MHz 工作频率； – 片内有一个64位可编程存储器，可用于存储相关 信息； – 信息传输方式采用负载调制，编码为密勒码（Mil ler），数据传输速率为26484 bps（亦可为其他速 率，但需预先选定）； – 由于H4006芯片内含谐振回路的谐振电容和滤波 电路的滤波电容，因而使用更方便。
– 载波频率为13.56 MHz； – 集成了编码调制和解调解码的收发电路； – 天线驱动电路仅需很少的外围元件，有效距离可达 10 cm； – 内部集成有并行接口控制电路，可自动检测外部微 控制器（MCU）的接口类型； – 具有内部地址锁存和IRQ线，可以很方便地与MCU 接口； – 集成有64字节的收发FIFO缓存器； – 内部寄存器、命令集、加密算法可支持TYPE A标 准的各项功能
13.56MHz 15pF
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MCRF355/360芯片的内部结构
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• 防碰撞技术
数据 应答器 1 休眠

数据

t
应答器 2


t
应答器 3


t
应答器 N


t
t1
t2
t3

tN 从应答器 N 读数据

t
从应答器 3 读数据 从应答器 2 读数据 从应答器 1 读数据
读多个MCRF355/360芯片的示意图
13.56 MHz RFID技术
应答器
• 13.56 MHz射频存储器应答器按存储器的类型分： ROM、EEPROM两大类。 • H4006（EM MICROELECTRONIC-MARIN SA公 司产品）片内带有ROM类存储器，是只读应答器； • MCRF355/360芯片（Microchip公司产品）集成的 存储器是EEPROM，以接触式方式编程，在射频 工作时为只读方式。 • 这两个应答器都是在应答器进入阅读器工作距离 有效范围时即送出信息数据（TTF，Tag Talk First 方式）。
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/
• 内部电路框图
时钟提取 分频链 序列电路 密勒码 编码器
C1 L1 C1 C2
AC1 整流器 AC2
VDD
电源管理 C2 调 制 器
ROM
VSS
H4006芯片电路的原理框图
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• MCRF355/360芯片——Microchip
ClockQ Delay
I至Q 变 换
I 时钟 Rx
13.56MHz 解调器
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• 接收电路
– 载波（13.56 MHz）解调采用正交解调电路，所需 的I和Q时钟（两者相位角差为90°）可在芯片内产 生，解调器有I、Q两路输出，经增益可控放大（由 寄存器RxControl 1的设置控制）和滤波后加至相关 器，相关器有四路输出，可用寄存器RxControl 2的 RcvClkSelI位（位7）选择I或Q时钟的相关器输出， 经判决和数字化电路，判断有无位碰撞产生（根据 曼彻斯特码前后半位的特性，通过RxThreShold寄存 器的MinLevel和CollLevel位段的设置获得最佳效 果），并送出有效的串行数据。
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• 电路组成
– – – – – – – – 并行接口及控制电路 FIFO（先进先出）缓存器 密钥存储及加密算法（cypto1） 状态机与寄存器 数据处理电路 模拟电路（调制、解调及输出驱动电路） 电源管理 中断控制等部分组成。
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• 接收电路
ClockQCalib ClockQ1800 增益控制 时钟 Q 时钟 相关器 电 VRxAmpI VRxFollQ VRxFollI VRxAmPQ VCorrNQ VCorrDQ VCorrNI VCorrDI VEValR VEValL 路 判决与数字 化电路 S-Valid S-data S-Coll S-Clock BitPhase CollLevel RcvClkSelI MinLevel RxWait
– 具有防碰撞能力； – 采用接触式编程，编程后为只读器件； – 数据传送采用曼彻斯特编码，数据时钟频率 为70 kHz； – 采用低功耗CMOS电路设计； – 封装为PDIP或SOIC方式。
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• 工作原理
射频前端 电 源 电源复位 调制器 VDD POR 调制 脉冲 控制逻辑 行列解码 时钟产生电路 调制逻辑 休眠定时 读写逻辑 测试逻辑 VPRG 和 CLK 地址 CLK 数据 唤醒信号 设置/清除 154 位 存储器 存储电路 驱 动
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• MF RC500芯片应用电路
Reset DVDD 总线接口 微 控 制 器 IRQ TX2 C3 RX DVSS OSCIN OSCOUT AVSS VMID R1 R2 C4 15pF 100nF TVSS MF RC 500 L0 C0 C1 C2b RSTPD AVDD TVDD TX1 L0 C1 C0 C2a LAnt
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阅读器
• PCD基站芯片
– ISO/IEC 14443标准制定了非接触式射频卡 （PICC）和阅读器（PCD）之间进行数据交 换的接口标准TYPE A和TYPE B – 比较常用的支持TYPE A的阅读器芯片是MF RC500（Philips Semiconductors产品）
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• MF RC500芯片（内部电路见图8.16 P232）