射频识别技术软硬件系统研制

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图 6 射频信号读取控制
图 7 射频卡写入控制
2. 4. 1 射频信号的读取
生成多项式为 : G( x) = X16 + X12 + X5 + 1 。CRC 校
图 1 射频基站模块 RFM001
数据并送到控制逻辑 。控制逻辑接受指令完成存 储 、发送数据或其他操作 。EEPROM 用来存储电子 标签的 ID 号及其他用户数据 。
射频卡发射数据后由基站天线接收 ,由基站处 理后经基站的输出脚把得到的数据流发给微处理器 的输入口 。基站只完成信号的接收和整流工作 ,而
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1 射频识别原理
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名称 TXC T SCIO GND GND VCC AN T2
功能 控制输入 数据输出 逻辑地 电源地
电源 天线输出 2
典型的 RF ID 系统由电子标签 ( tag) , 读 写 器
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AN T1
天线输出 1
(read/ write device) 以 及 数 据 交 换 、管 理 系 统 等 组
图 2 数据存储格式
图 3 1 个字节的传输格式
储分配 、卡的同步信号 、发射频率 、卡控制逻辑 、写卡 以及其他卡操作的命令格式等 。 2. 1 数据在 RFM001 射频卡中的存储格式
存储格式包含 start byte 共有 146byte 数据 ,各 字节作用如表 2 所示 。用户数据区共有 10 个字节 , 建议采用对数据进行 CRC 校验 ,故建议第 2～9byte 为用户数据区 ,第 10 、11byte 为 CRC 校验码 。
信 ,以达到识别目的并交换数据 。与磁卡 、IC 卡等
管脚
接触式识别技术不同 , RF ID 系统的电子标签和读
1
写器之间无须物理接触就可完成识别 ,因此它可实
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现多目标识别 、运动目标识别 ,可在更广泛的场合中
应用 。本文研制的射频识别系统和相应的数据校验
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算法是对射频识别技术的一次成功尝试 。
4
1 系统的整体结构和数据协议
1. 1 整体结构 D IVB 系统分为两个相对独立的部分 ,即系统
发送 前 端 (f ront end) 和 用 户 接 收 机 顶 盒 ( set top box ,简称 STB) 。整个系统的结构如图 1 所示 。
图 1 有线电视数据广播系统整体结构
2) 将 CRC 校验码全部右移一位 ,由 A 处与要 进行 CRC 校验的数据的第 1 个 Bit 作 XOR 运算 。
要将用户数据写入 RFM001 射频卡 ,必须遵循 表 3 所列的格式 。
表 3 射频卡写入格式
图 4 位写入方式
数据功能
数据位置
数据值 持续时间
写操作命令
第 1byte
BB H
16ms
写操作密码 写入数据 结束标志 结束标志
第 2byte
EB H
16ms
第 3 - 12byte 10byte 用户数据 160ms
写入时序 ,即可将数据写入射频卡内 。
实现 CRC 校验 。CRC 校验码的运算可以用移位寄
3 CRC 数据校验算法
存器和半加器来实现 。如附图 8 所示 。发送端的校 验过程 :
CRC 校验是为了检查信息字段是否传送正确
1) 先设定 CRC 校验码 (2 个 bytes) 的初始值为
而设置的 ,它是信息字段的函数 。建议采用 CCIT T 00 H ,00 H (000000000000000) 。(图 8 中 0～15 表示
近年来 ,随着基于混合光纤/ 同轴 ( HFC : Hybrid Fiber/ Cable) 网结构的 CA TV (cable television) 接入 网技术的迅速发展 ,有线电视网数据广播系统成为 各大公司以及科研单位的研究热点 ,而数字电视机 顶盒是其中的关键技术之一 。
本文简述了一种单向 CA TV 数字信息广播系 统 (D IVB : digital information & video broadcasting) 的整体结构和数据协议 ,重点介绍了用于该系统的 机顶盒的设计 。
第 13byte
00 H
16ms
第 14byte
03 H
16ms
图 5 射频识别系统硬件框图
2. 4 射频识别系统软件设计 射频识别系统软件设计[2 ] ,其核心部分是射频
卡发出射频信号的读取和用户数据的写入射频卡 。
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图 2 是基站读取数据的时序 ,由射频卡发出的 数据是采用 FS K 调制的 。
表 2 存储格式
第 1 个字节
起始字节 FEH
第 2～11 个字节
用户数据区
第 12 个字节
停止字节 FEH
第 13 、14 个字节
第 13byte = 第 2byte ; 第 146byte = 第 3byte
用户数据区的数据可由用户完全决定 ,但建议 采用 2byte 校验码的 CRC 校验来校验数据 。所以 对于 10 个 byte 的用户数据 ,前面 8 个字节作为用 户数据 ,后面 2 个字节作为用户数据的 CRC 校验 码。
每个 byte 的格式由 10bit 组成如图 3 所示 。第 一个 bit 是 start bit , 固定为 HI。最后一个 bit 是 stop bit ,固定为 LOW 。第 2～9 bit 是实际发送的数 据 (最先收到的 bit 为 L SB) ,由于是负逻辑 ,数据需 要反相处理 (LOW = 1 、HI = 0) 。 tsci 的典型时间是 64μs 。 2. 2 RFM001 射频卡写入格式
计算机应用射频识别技术软硬件系统研制北京理工大学车辆工程学院北京100081摘要文章介绍用tms3705射频基站芯片建立以单片微型机为核心的射频识别系统该射频识别系统具有广泛的应用尤其是在非接触式ic卡上前景广阔对于ic卡而言数据传输的正确性是很重要的文章同时还提出了一种用于数据校验的crc校验实现算法
有 Mancheester 编码 ,Bip hase 编码 。 本系统是基于 TMS3705 基站芯片的射频识别
基站芯片 ,由基站芯片设计基站发射和接收电路 ,同 系统 ,所采用的射频卡是 RFM001 读写卡 ,要想正
时设计基站天线 。基于 TMS3705 基站芯片搭建射 频基站 ,台湾联阳电子提供了基于 TMS3705 的射
4) 检查 A 处是否已做 64 次 ,不是 ,重复步骤 2 到 4。
5) 重复 2～4 ,做 CRC 运算 ,所得最后数值就是 CRC 校验码 。
接收端校验的过程 ,其实就是所有信息码加上 CRC 校验码作为一个整体 ,再求一次 CRC 校验的 过程 ,如果最后结果是全零 ,则表示 CRC 校验正确 , 否则表示错误 。由于和发送端实现原理一样 ,这里 就不单独说明了 。
确的完成射频识别系统的开发 ,必须了解所使用的 射频卡的读写特性 。这些特性包括 : EEPROM的存
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对于一位的写入采用的是脉宽调制 ,根据占空 比的不同来确定是写入 1 还是写入 0 ,具体占空比 如图 4 所示 。 2. 3 射频识别系统硬件设计
射频识别系统主要硬件组成是由单片微处理器 构成射频信号的解码模块 ,其主要构成如图 5 所示 。 图中通过 232 串行通信将数据交给 P ( CRC2CCIT T) ,其 CRC 的 bit 0～15) 。
图 8 CRC 校验实现原理
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成 。电子标签也称射频卡 ,它具有智能读写及加密
通信的能力 。读写器由无线收发模块 、天线 、控制模
块及接口电路等组成 。射频识别是无源系统 ,即电
子标签内不含电池 ,电子标签工作的能量是由读写
器发出的射频脉冲提供 。电子标签接收射频脉冲 ,
整流并给电容充电 。电容电压经过稳压后作为工作
电压 。数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出
2 射频识别系统设计
目前各大芯片厂商都开发了用于射频识别的
信号的解调解码的工作由微处理器来完成 。微处理 器要根据输入信号在高电平 、低电平的持续时间来 模拟时序进行解码操作 。现在比较流行的编码方法
ASIC(数字模拟逻辑混合型专用电路) ,本文研制的 射频识别系统是基于德州仪器公司的 TMS3705[1 ]
参考文献
1 TI Product Data Book , 2001 2 单片机应用系统设计. 北京 :北京航空航天大学出版社 ,
1998
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虽然上面是以一种硬件实现的方法说明 ,但按 照其中描述的数据流向却可以轻松的由软件实现 。 由于射频识别系统的传输速率不大 ,建议在这里不 用专门硬件而用软件方式实现 CRC 校验 ,其计算量 是很小的 。限于篇幅 ,未列出源程序 。
4 结论
本文研制的射频识别系统已成功应用于投币式 洗衣机的替代产品 ,具有较好的实际使用效果 。射 频卡中存有使用洗衣机的次数 ,射频识别系统识别 到合法卡后 ,洗衣机开始运转 ,同时 ,射频卡中的使 用次数相应减少 ,从而替代了投币 。
3) 步 骤 2 运 算 后 A 处 的 结 果 为 1 时 , 反 相 MSB (Bit 15) ,检查 MSB 是否为 1 ,是为 1 时则反相 Bit 13 和 Bit 10 、不是则转到步骤 4 。
A 处的结果为 0 时 ,检查 MSB 是否为 1 ,是为 1 时则反相 bit 3 和 bit 10 ,不是则转到步骤 4 。
射频识别 (radio f requency identification ,以下简 频基站模块 RFM001 。该模块的外形如图 1 所示 ,
称 RF ID) 技术是从 20 世纪 90 年代兴起的一项自动 识别技术 。它利用无线射频方式进行非接触双向通
各管脚及其功能如表 1 所列 。 表 1 RFM001 各管脚功能
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网络 、通信与多媒体
一种用于 CA TV 网数据广播 系统的机顶盒设计
中国科技大学研究生院 (北京 100039) 庄 涛
摘 要 文章介绍了一种用于有线电视网数字信息广播系统的机顶盒的设计 ,包括系统的整 体结构以及用户端机顶盒的软件和硬件设计 。 关键词 CA TV 数据广播 机顶盒
射频信号的读取时序如图 6 所示 。将 TXCT 验码由于其实现简单 ,验错率高 ,因而在许多通信场
设为 Low ,延迟 50ms 后 ,再将 TXCT 恢复成 High 。 合广泛采用 。本文采用的 CRC2CCIT T 能检测出所
此时 约 过 3ms , SCIO 开 始 输 出 数 据 , 第 一 个 有的双错 、奇数位错 ,突发长度不大于 16 的突发错 、
byte 即为 start byte ,总共输出 14byte 数据 。
99. 997 %的突发长度为 17 的突发错和 99. 998 %的
2. 4. 2 射频信号的写入
突发长度大于或等于 18 的突发错 。CRC 校验码的
根据射频信号的写入格式 ,按照如图 7 所示的 数学原理本文在此不作介绍 。本文在这里说明怎样
计算机应用
射频识别技术软硬件系统研制
北京理工大学车辆工程学院 (北京 100081) 刘琰 李辉 顾亮
摘 要 文章介绍用 TMS3705 射频基站芯片建立以单片微型机为核心的射频识别系统 ,该 射频识别系统具有广泛的应用 ,尤其是在非接触式 IC 卡上前景广阔 ,对于 IC 卡而言 ,数据传输的 正确性是很重要的 ,文章同时还提出了一种用于数据校验的 CRC 校验实现算法 。 关键词 射频识别 基站芯片 基站模块 射频卡