中国·芯片交易在线
首页 | 供应信息 | 求购信息 | 库存查询 | 新闻中心 | 展会资讯 | IC厂商 | 技术资料 | 自由区域
   新闻首页 |  行业动态 | 新品发布 | 政策法规 | 科技成果 | 模拟技术 | 嵌入系统 | 传感控制 | 存储设计  
当前位置:IC72首页>> IC新闻中心>> 技术资料 >>电子行业新闻正文

无源RFID芯片MCRF250及其防冲突读写器设计

时间:2005/8/22 10:01:00  作者:  来源:ic72  浏览人数:1752
 
 

摘 要:介绍Microchip公司生产的无源RFID芯片MCRF250的主要特点及其工作原理,详细讨论了MCRF250防冲突问题。并在此基础上给出了一种FSK防冲突读写器的设计方法。

关键词:RFID;MCRF250;FSK;防冲突;读写器

1 MCRF250简介
    MCRF250是MICROCHIP公司生产的非接触可编程无源RFID器件,工作频率(载波)为125KHZ。该器件有两种工作模式:初始模式(NATIVE)和读模式。所谓初始模式是指MCRF250具有一个未被编程的存储阵列,而且能够在非接触编程时提供一个缺损状态(其波特率为载波频率的128分频,调制方式为FSK,数据码为NRZ码);而读模式是指在接触和非接触方式编程后的永久工作模式,在该模式下, MCRF250芯片中的配置寄存器(详见后述)的锁存位CB12置1,芯片上电后,进入防冲突数据传送状态。
     
MCRF250的主要性能如下:
  ●只读数据传送,片内带有一次性可编程(OTP)的96位或128位用户存储器(支持48位或64位协议)。
  ●具有片上整流和稳压电路。
  ●低功耗。
  ●编码方式:NRZ,曼彻斯特码及差分曼彻斯特码。
  ●调制方式:FSK,PSK,直接调制。
  ●封装方式:PDIP,SOIC。
  
2 工作原理
2.1 芯片内部电路组成
    MCRF250芯片内部电路框图及与读写器构成的应用系统如图1所示。芯片的引脚VA和VB外接电感L1和电容C1构成的谐振电路(谐振频率为125KHZ, L1参考值为4.05MH,C1参考值为390PF)。读写器(READER)侧的电路谐振于125KHZ以用于输出射频能量,同时也用于接收MCRF250芯片以负载调制方式传来的数字信号。MCRF250芯片内部电路由射频前端、防冲突电路及存储器三部分组成。

2.2 射频前端电路
    射频前端电路用于完成芯片所有的模拟信号处理和变换功能,包括电源(工作电压VDD和编程电压VPP)、时钟、载波中断检测、上电复位、负载调制等电路。此外,它还用来实现编码调制方式的逻辑控制。

2.3 配置寄存器
    配置寄存器用于确定芯片的工作参数。配置寄存器也能以非接触方式编程,它由制造商在生产中进行编程。配置寄存器共有12位,其功能如图2所示。其中位11(CB11)总是为1。位10(CB10)用于设置PSK速率,置1时速率为FC/4,置0时速率为FC/2。当CB12为0时,表示存储阵列未被锁定;为1时表示成功地完成了接触编程或非接触编程,此时芯片工作于防冲突只读模式下。
 
2.4 防冲突电路
    片内有防冲突电路,当发生冲突时,MCRF250可停止数据发送,并在防冲突电路的控制下,可再一次在适当的时候传送数据。这种功能保证了当读写器射频场中有多个RFID卡时,可以逐一读取。该防冲突措施要求读写器能提供载波信号中断的时隙(GAP)能力。

3 FSK防冲突读写器的电路设计
3.1 防冲突技术
    ISO/IEC14444-3标准给出了TYPE A和TYPE B两种初始化和防冲突规范1:TYPE A 采用面向比特的防冲突帧,支持比特冲突检测协议;TYPE B 通过一组命令来管理防冲突过程,防冲突方案以时隙为基础。
  
    存储卡的防冲突技术目前尚未形成统一的标准,很多厂家都拥有自己的专利。对于MCRF250芯片的读写器设计来说,其主要特点是具有防冲突能力,即读写器应具有提供GAP和冲突检测的能力。因为读写器提供GAP可保证时间上的同步,冲突检测可采用比特(位)冲突检测方法。
 
    位冲突检测可以采用幅度变化、非法编码出现、位宽变化等检测技术。但在RFID中,很难确定判断幅度迭加的门限值(阈值),因此,非法编码判断和位宽检测是比较简便的方法。
 
    非法编码判断和编码方式的相关资料可参见参考文献。下面主要介绍NRZ码和曼彻斯特码在发生冲突时合成波形的变化情况。从图3中可见,NRZ 码无法判断位0和位1的冲突,因为冲突后的结果可认为正常的数位1。而曼彻斯特编码的数位1,如果以速率高一倍的NRZ码10来表示,其数位0则可表示为01,其数位1和数位0冲突的结果则可表示为11,而曼彻斯特码中,11是非法编码,故而极易判断位冲突出现。TYPE A中就是采用了曼彻斯特编码。当然,图3所示情况是基于位时间同步和放大限幅的环境,在RFID中,这些都是可以做到的。
   
    而位宽的变化则与调制方式有关。当采用NRZ码FSK调制时,发现位0和位1碰撞时,其合成波形的位宽有了比较明显的变化,图4所示是其碰撞情况时序图,图中数位0为FC/8,数位1为FC*10。

    从图4可以看到,经过滤波放大整形电路后,若数位1和数位0产生碰撞,则碰撞冲突后的波形将出现7TC和12TC宽的脉冲,而正常情况下0的FSK脉宽为4TC,1的FSK脉宽为5TC,因此用计数器进行位宽检测,判别是否出现大于5TC的脉宽,就可以判断是否出现了冲突。
 
3.2 FSK防冲突读写器设计
    读写器组成由晶体振荡器(4MHZ)、分频器、功率放大器、GAP产生电路、包络检波、放大滤波整形电路、FSK解调电路、冲突检测电路和微控制器组成。下面主要介绍防冲突流程及冲突检测电路。
  
    MCRF250的防冲突流程图如图6所示。读写器开始送出GAP,其时间间隔(载波缺损时间)为60μs(误差不大于20%)。然后等待5个位宽时间,检测有无调制信号出现,若有调制信号出现,再判断是否发生冲突。如果无冲突出现,则读完该MCRF250芯片数据后,再按规定形成一个新的GAP,以进行下一次读取。
 
    流程中的主要工作由微控制器程序实现。对于功率放大器电路,特别是D类功率放大器,由微控制器程序产生GAP,是很容易实现的。
 
    根据图4所示的时序图,设计的冲突检测电路如图7所示。放大滤波整形电路输出的FSK信号首先加至触发器D1(74HC74),触发器D1将于FSK信号的上升沿在Q端产生一个上跳变,但因 Q端和CL端连接,它会很快又回至低电平,即在Q端形成一个窄脉冲来触发一个单稳电路,该单稳电路的输出作为“有调制出现”信号加至微控制器(MCU)。此外,该脉冲同时还可加至FSK解调器使FSK解调器工作同时,输出NRZ码数据。

    冲突检测电路由十进制计数器4017和单稳电路组成。4017的 RESET端接至触发器D1的Q端,触发器D1的Q端输出用于复位4017并使其开始计数。从图4可知,如果产生位碰撞,就会出现7TC和12TC的脉宽,因此将FSK信号加至4017的CLKEN端,该端为低时,对125KHZ时钟计数,当计数到7时,Q7端由低变高,触发单稳电路,单稳电路产生跳变(此即冲突出现信号),并告知MCU发生了冲突。在正常FSK信号情况下,FSK脉宽为4TC和5TC,因此Q7脚不会变高,即无位碰撞出现。该电路可实现位冲突检测。MCU输出的控制信号用于设置图7电路的初始状态。

4 结束语
    防冲突技术是RFID中的一项重要技术,不同的芯片所采用的措施和方法会有所差异,因而需要仔细地进行分析和研究。
 
【相关文章】
·EFT/ESD问题的测量和定位
·基于以太网技术的自动化测试系统(图)
·使用单片机C语言的好处
·高速ADC具有高SFDR和SNR与低功耗特性
·一种神经信号调理电路的设计
·无源RFID芯片MCRF250及其防冲突读写器设计
·智能功率开关电源IC设计
·单端反激开关电源变压器设计总结
· 单片机的常用名词
· C 向 51 移植的好处
·工控机在智能呼叫中心的应用
·电信动力及环境集中监控系统解决方案
·彩电色亮分离电路
·晶体管鉴别器
·彩投电源控制器
·面向对象技术在嵌入式软件设计开发中应用
·处理工作状态环境减少变压器对放大器干扰
 
 
IC新闻搜索
 
热点新闻
基于红外超声光电编码器的室内移动小车定位系
基于闪烁存储器的TMS320VC5409DSP并行引导装载方法
非移动市场需求飙升,ARM预计2010年出货量超50亿片
一种快速响应的电容式湿度传感器感湿薄膜设计
利用特殊应用模拟开关改进便携式设计
无线传感器网络跨层通信协议的设计
基于ARM9内核Processor对外部NAND FLASH的控制实现
基于GSM技术的汽车防盗系统的设计
热电阻在烟叶初烤炕房温度控制中的应用
高速数据转换系统对时钟和数据传输的性能要求
友情连接
 关于我们  IC论坛  意见反馈  设置首页  广告服务  用户帮助  联系我们
copyright:(1998-2005) IC72 中国·芯片交易在线
(北京)联系电话:(010)82614113、82614123 传真:(010)82614123 客户服务:service@IC72.com 库存上载:IC72@IC72.com
在线MSN咨询:ic72sale8@hotmail.com 通信地址:北京市西城区西直门内大街2号大厦15层 邮政编码:100013
(深圳)联系方式: 在线MSN咨询:ic72sale6@hotmail.com 在线QQ咨询:191232636 通信地址:深圳市福田区振华路
注 册 号: 1101081318959(1-1)

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9