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RFID读写器芯片

工控家百科顾问团

贡献者:工控家001  最后更新:2019-02-13 10:00:41  浏览数:106

RFID,即射频识别,是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象,可快速地进行物品追踪和数据交换

关键词: RFID读写器芯片概述工作原理应用分类选型指南维护保养注意事项故障排除


1概述

RFID,即射频识别,是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象,可快速地进行物品追踪和数据交换。而其中RFID读写器及RFID电子标签可利用射频识别实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。RFID读写器一般认为是射频识别即RFID系统的读写终端设备,它不但可以阅读RFID电子标签,还可以改写RFID电子标签的数据,锁定RFID电子标签的数据。RFID读写器应用非常广泛,主要是以用于身份识别,货物识别,安全认证和数据收录等方面,具备安全、准确,快速,扩展、兼容性强等特点。

RFID读写器芯片主要设置有微处理单元MCU、射频收发模块、调制解调模块,射频收发模块通过调制解调模块与微处理单元MCU连接,射频收发模块设置有RX通道、TX通道、频率合成器,RX通道设置有低通滤波器(LPF)、可编程增益放大器(PGA)。


2工作原理

RFID卡读写器主板的电路原理图如图所示,E2SB40.0000FAEE11M由单片机、与PC的通信接口、键盘、LCD显示等部分组成。

 

射频处理模块(也称为射频基站模块)是射频卡读写器的关键部件,RFID卡读写器通过该模块与射频卡进行数据通信。射频处理模块的主要部件就是射频基站芯片,这里选用Philip公司的MFRC522。它是13.56MHz非接触式通信中高集成读卡IC系列中的一员,利用先进的调制和解调概念,完全整合了在13.56MHz下任何类型的被动非接触式通信方式和协议。它内部包括微控制器接口单元、模拟信号处理单元、IS014443A规定的协议处理单元,以及Mifare卡特殊的Cryptol安全密钥存储单元,可以与所有兼容Intel或Motorola总线的微控制器直接连接,其内部还具有64个字节的先入先出(FIFO)队列,可以和微控制器实现高速数据传输。

MFRC522内部的发送器部分无需增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线(可达10cm),接收器部分提供一个高效的解调和解码电路,数字部分处理IS014443A帧和错误检测。

天线部分主要包括低通滤波器、接收电路、天线匹配电路和天线线圈,天线拾取的信号经过天线匹配电路送到RX脚,MFRC522的内部接收器对信号进行检测和解调,并根据寄存器的设定进行处理。然后数据被发送到并行接口,由单片机进行读取。

 


3应用

RFID读写器芯片主要用于非接触通信的应用场合,如公共交通终端、手持终端、板上单元、非接触式PC终端、计量、非接触式公用电话

4分类

读写器的主要芯片有发射芯片和基站芯片。

射频卡e5550的全称是标准读写识别集成电路(StandardRead/WriteIdentificationIC),实际即是一种低频发射机应答器(Tronsponder)。它与基站读写集成电路(Read/WritebaseStationIC)U2270B相匹配,构成非接触式IC卡系统的核心器件。这两种器件统称为非接触式读写识别集成电路。

芯片按照读写功能的不同,可分为只读的和读/写方式,主要依据应用需求决定,一般标记设备在出厂时都设定为只读方式。


5选型指南

选择芯片最主要的要看它所符合的频率和标准,RFID目前较主流的芯片有:

奥微austriamicrosystems的AS3992:奥地利微电子公司近日推出AS3992,支持可编程密集读卡器模式,扩展了旗下面向Gen2应用的、市场领先的UHFRFID读卡器IC产品线。奥地利微电子AS3992产品包括了一系列先进的功能,如可编程DRM滤波器、预失真功能和-86dBm的超高接收器灵敏度。这意味着采用AS3992的单一设计系统率先实现可交付给全球任何市场。AS3992在夯实SimplyGen2读卡器IC性能的同时,也继承了其最佳功耗特性。这种低功耗特性结合新的先进功能,使AS3992成为市场上最先进的Gen2读卡器IC。奥地利微电子消费及通信部门市场总监BruceUlrich表示:“在设立新的性能标准同时,奥地利微电子继续扩展其业内最大的UHF读卡器IC产品线。作为这一领域的市场领先者,我们将不断定义性能标准,以推动新的嵌入式应用。

TriQuint的WJC200:WJ通讯公司是从事射频(RF)解决办法的领先设计公司和供应商,它的产品用于无线基础设施和射频识别(RFID)读出技术,日前宣布,它已经研制成功一种突破性的射频识别(RFID)硅半导体读出器芯片组。WJC200据称是行业中第一个符合第二代ECPglobal/ISO18000-6C和ISO18000-6B国际标准的射频识别阅读器芯片组。这个芯片组的价钱低,可以用于移动的和固定的打印机、阅读器、PDA以及手持设备。WJ通讯公司把这个射频识别芯片组作为尺寸较小的下一代射频识别组件的主要技术产品,客户可以很低的费用使用射频识别技术。这是计划在2007年开发的新一波射频识别产品中的第一个系列产品。

英频杰Impinj的R1000,R2000:高度集成的IndyRFID读写器芯片与其支持软件是整个第二代超高频RFID读写器系列的核心,支持从近距离的嵌入式模块到远距离门式读写器的广泛应用。IndyR500RFID读写器芯片与IndyR1000/2000系列使用同样的软件架构,并且跟IndyR2000相兼容,能够实现快速的产品开发。IndyR500具有优化的接入点,嵌入式的RFID子系统、工作站以及基础的手持设备等性能点。

韩国Phychips的PR9000:PR9000芯片是UHFRFID读写核心芯片,由韩国PHYCHIPS公司研发。PR9000是目前市场上唯一一款能大量推广应用的UHFRFID读写单芯片,具有功耗低,成本低,封装小等特点,非常适合于中低端市场的应用,如手持机、POS、手机等移动终端。芯片工艺:TSMC0.18RF-CMOSProcess;工作频率:UHF频段860MHz~960MHz;支持协议:ISO18000-6C,EPCGenII;封装尺寸:7x7mm;工作电压:单电压3.3V。芯片内建MCU:Turbo80C52,使其成为UHF同类产品中,开发应用最简单的SOC,从而大大缩短开发周期。另外,还包括两个存储器:Flash:32kbyte;SRAM:16kbyte。同类芯片比较:与inpinjR1000系列、奥微AS3990系列相比,PR9000定位于中低端市场,其成本上具有绝对优势,同时在应用上,也更加灵活方便,由于PR9000功耗很低,不需要额外增加散热装置,因此可以将体积做的非常小;相比R1000系列,性能方面略有偏低,如灵敏度(R1000系列为-96dBm,PR9000为-86dBm)、同时读取标签数较少。


6故障排除

RFID读写器常见问题:

1、多读写器之间干扰 

当有两台或两台以上的读写器同时工作时,为了使相邻读写器之间相互不干扰,读写器在安装调试时确保满足以下两点要求:

(1)相邻两台读写器的天线之间的中心间距大于3米;

(2)相邻两台读写器的工作频点分别设置为920MHz-925MHz的跳频,跳频间隔建议1MHz。     

2、上电后上面板“PWR”指示灯不亮

(1)供电系统故障:检查电源适配器供电是否正常,交流电源电压是否满足100V~240V之间;

(2)如果其他指示灯亮,则内部的MCU故障,一旦MCU故障,用户只能联系厂家洽谈维修事宜。

3、网口不能连接

读写器出厂时设置的缺省IP地址为:192.168.0.210,只要PC的IP地址与读写器的IP地址在同一个网段,比如“192.168.0.XXX”就可以和读写器可靠连接,如果忘记了读写器的IP地址,请找一台有RS-232串行接口的PC对读写器的IP地址进行重新设置。

4、串口不能连接

(1)读写器的波特率为115200bps,安装路径下sysit.cfg文件XC_BaudRate项值是否为115200;

(2)选择的COM口是不是跟读写器与PC连接的相符;

(3)串口电缆是否连接正确,电缆未连接或连接不牢靠会导致PC机的命令不能下发到读写器。

5、不能读卡;

(1)串口电缆、或网络电缆线是否连接正确,电缆未连接或连接不牢靠会导致PC机的命令不能下发到读写器;

(2)请检查天线SMA接头是否拧紧,标签是否损坏,否则读写器的MCU故障,用户只能联系本公司洽谈维修事宜;

(3)检查天线号设置是否正确。如果天线接1#射频端口,则演示软件需要选1#天线;

(4)检查标签是否符合ISO18000-6B/C协议。不符合6B/C协议的标签将无法被读出;

(5)检查标签是否损坏。如果是无法读取ID号,则可以尝试换一台读写器读一下这张标签,看看是否是标签已损坏。如果是无法读取数据区,则需要检查一下标签数据区是否是由于被锁定导致。锁定的标签只需要解锁即可正常使用。

6、读卡距离近

(1)检查读写器频点设置是否正确。工作模式应选择跳频,跳频频点范围920MHz--925MHz,跳频点间隔1MHz;

(2)检查标签与天线的极化方向是否匹配。如果天线是垂直极化的,则标签需要竖直放置;

(3)检查标签表面是否覆盖有其他材料。如果标签表面覆盖有其他材料,并且这个材料使得标签天线的频点偏移,就会直接影响到读写器的读取效果。如果是金属材质,由于射频信号无法穿透金属,读写器将无法读取到标签;

(4)检查读写器与天线连接的射频线缆。如果射频线缆的接头松动或同轴线断了,使得射频信号变得很弱,则直接影响到读取的距离;

(5)检查标签的属性。金属标签一般要求安装在金属表面,这样才能充分发挥金属标签的性能。其他标签,尽可能不要靠近金属表面安装;

(6)标签性能正常老化。由于长期的使用,标签的性能将会有所下降,直接表现在读取距离变近,一般不影响使用。极少数老化严重,可能导致读取距离变得非常近,这个时候就需要考虑更换标签;

(7)检查距离比阀值是否设置合理。标签距离读写器天线越近则标签强度越强。如果用户给读写器设置了一个较高的距离比阀值,则标签强度低于这个阀值的话将无法被读取到。表现在距离上,即超过某个距离,标签强度将低于这个阀值,将被读写器底层软件过滤掉。

 


参考资料

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