基于arm的射頻識別讀寫器設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，能夠用來檢測射頻標簽之間的沖突。 防沖突算法（1） 純ALOHA算法 純ALOHA算法是比較簡單的基于ALOHA的標簽防沖突算法。圖2 純ALOHA算法如圖2所示，首先閱讀器廣播識別命令給標簽，標簽收到命令后就以長信息包的形式向閱讀器發送標識符號。圖中白色代表標簽信號，灰色部分代表沖突信號。當有多個標簽同時發送數據時，那么在信道中它們的信號就可能會疊加造成沖突。這時閱讀器就要先進行檢測是否有沖突，如果沒有，那么閱讀器就會正確識別標簽并發送確認信息；如果存在沖突，那么閱讀器就向標簽發送錯誤信息。標簽在收到確認信息后便不再發送標識符，若收到錯誤信息后便會等一段不定的時間再發送，直到收到確認信息。這種算法比較簡單，容易實現但性能ALOHA算法較差。所以我們要用到時隙ALOHA（SALOHA）算法。（2） 時隙ALOHA算法時隙ALOHA算法將純ALOHA算法的時間分為多個時隙：圖3 時隙ALOHA算法時隙ALOHA算法模型如圖3所示，白色代表標簽信號，灰色代表沖突信號，每個標簽在時隙開始時刻發送標識符，所以要控制時隙的同步。時隙ALOHA協議信道利用率較高，%，約為純ALOHA協議的兩倍。此外，在時隙ALOHA算法的基礎上，繼續改進，還形成基于幀的時隙ALOHA（FSA）防沖突算法。在FSA算法中，有空時隙、單時隙、沖突時隙這三種狀態時隙。在單時隙中，閱讀器能夠成功識別一個標簽，空時隙和沖突時隙均不能識別。基于幀的時隙ALOHA（FSA）防沖突算法的算法邏輯簡單，標簽在幀內只發送一次，大大降到了沖突的發生概率，所以基于幀的時隙ALOHA（FSA）防沖突算法是目前RFID系統中最常用的的一種防沖突算法[8]。3 非接觸式IC卡介紹 非接觸式IC卡的特點、分類和國際標準 非接觸式IC卡的特點 ，壽命長 ：存儲卡、CPU卡、邏輯加密卡 ：125KHz的低頻卡，915MHz、 ：無源卡和有源卡 ：讀寫卡和只讀卡。 非接觸式IC卡的國際標準自從我國加入了WTO與國際化接軌后，越來越多的國內企業已經意識到，符合一個統一的標準是包括IC卡在內的所有商業化產品賴以生存的重要條件，是產品質量的保證、市場維系拓展的基礎。目前，可供射頻卡使用的幾種標準有ISO781ISO1053ISO1569ISO14443以及ISO18OOO。應用最多的是ISO14443和ISO15693。不過現在市面上使用最廣泛的還是采用ISO14443協議的卡片。 ISO1443標準介紹采用ISO14443協議的射頻卡，常被分為A、B、C、D、E等類型。這里主要介紹Type A卡。Type A技術設計簡單扼要，應用項目的開發周期可以很短，同時又能起到足夠的保密作用，而且可以適用于非常多的應用場合。 本課題采用的Mifare 1 S50型IC卡就是ISO14443協議的Type A卡。物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協議四部分組成了整個ISO14443標準，它們都有相應的標準內容。ISO144431定義了IC卡的物理特性。ISO144432定義了頻率、射頻能量、編碼等內容。ISO144433定義了Type A/Type B的初始化和防沖突機制。其中Mifare1就只到這一層。ISO144434定義了卡片的數據傳輸協議。4 RFID讀寫器硬件設計 硬件電路器件的選擇 處理器的選擇目前，在嵌入式處理器芯片中應用得最為廣泛的就是ARM內核32位芯片。ARM內核采用精簡指令集計算機（RISC）體系結構，它的特點是的指令集和相關的譯碼機制不是很復雜，這樣能夠有效降低有關硬件的復雜度[11]。它的優點有：（1） 具有大量的通用寄存器；（2） 具有比較簡單的尋址方式；（3） 使用統一和固定長度的指令格式；（4） 地址自增和自減的尋址方式又簡化了程序中的循環處理；（5） “條件執行”的ARM指令可以減少指令數目，提高效率。ARM處理器的這些建立在RSIC基礎上的特性使得它在低功耗、高性能、低代碼規模以及小的體積的方面結合得非常完美。ARM公司開發了很多系列的ARM處理器核，應用較多的是ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列等等。ARM7具有嵌入式ICERT邏輯，功耗低，編程和調試簡便，而ARM9系列雖然性能更加優越但價格相對較昂貴。所以本課題選用SAMSANG公司的S3C44B0X芯片，這是一款典型的ARM7TDMI芯片，功能齊全且性價比高，應用非常廣泛。它帶有系統管理、內部存儲、定時器、RTC、通用輸入輸出等功能，還帶有中斷控制器、LCD控制器、看門狗定時器等。該芯片頻率72MHZ，帶有時鐘、復位和供電管理功能；低功耗，有2個12位模數轉換器，1毫秒轉換時間（16通道）；串行調試和JTAG接口；7通道DAM控制器，幾十個快速I/O口及多達9個通信接口[9]，S3C44B0X引腳圖如圖4所示：。圖 4 S3C44B0X引腳圖 射頻識別讀卡芯片的選擇 隨著射頻識別技術的發展，射頻識別技術受到人們越來越多的關注，相應的射頻識別市場也迅猛增長，越來越多的制造商參與到射頻識別芯片的開發上來。有幾款射頻識別讀寫芯片應用較為廣泛，如TI公司的TRF7960，內有編程選項，有獨立的內部電源；INSIDE公司PICOREAD,兼容NFC技術，功耗低，有自動監測功能；飛利浦半導體公司MFRC531芯片，該公司是進入射頻識別市場較早的國際公司，生產的芯片性價比高，性能優越等等，其它芯片不再作一一累述。由于本課題目的只是為了實現射頻識別功能，出于價格便宜的原則選擇Philips公司的Mifare 1 S50芯片，該芯片存儲容量為8K bit,16個分區，,讀寫時間為12毫秒，具有防沖突機制，支持多卡操作[10]。 讀寫器硬件結構框圖如下圖所示，讀寫器主要由天線部分、射頻讀卡、主芯片、UART接口、LCD及其接口等部分組成： 讀寫器硬件框圖如圖5所示： 圖5 讀寫器硬件框圖讀寫器實物圖如圖6所示：圖6 讀寫器實物圖主要引腳說明如表2所示：表2引腳說明 電路原理圖讀寫器電路圖如圖7所示：圖7 讀寫器電路圖1. 射頻模塊接口電路如圖8： 2. LCD顯示屏接口電路如圖9：