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基于RFID的便携式阅读器的设计

作者:时间:2011-09-20来源:网络收藏

1 引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/166045.htm

  (射频识别)技术是一种非接触式的自动识别技术,通过发射射频信号对目标进行自动识别。 系统由电子标签和器及后台的管理系统构成。器的主要功能是读写电子标签上存储信息,并与后台的管理系统进行数据交换,再由后台管理系统对数据进行处理。由于 器内部没有大容量的数据存储器,所以需要连接计算机(通常是笔记本电脑)才能对数据进行采集,这不仅使RFID 系统的经济成本很难降低,而且给数据采集操作人员带来了一定的不便。如果能够开发出带有大容量数据存储器的阅读器,不但能使用其脱离计算机独立进行数据采集,还将增加阅读器的便携性, 同时还能降低其经济成本。

  USB 技术因其使用方便、传输速度快等优点而得到广泛应用。USB 接口技术主要分为USB-Host(USB主机,通常是计算机)和USB-Slave(USB 设备,通常是数据采集或存储设备)。USB-Host 居于主导地位,与UBS设备的数据交换都是由USB-Host 发起和控制。如果能够把USB-Host 技术应用于RFID 阅读器的数据存储模块, 则能够满足RFID 阅读器独立采集数据及长时间采集海量数据的需求。但问题是USB-Host 技术主要应用于PC 机系统中,而在嵌入式系统的应用中缺少与USB-Host 直接接口技术。以USB-Host 主机接口芯片SL811HS 的推出为单片机技术与USB-Host 技术两者结合,利用单片机直接读写U 盘,从而实现RFID 阅读器的外挂式海量存储方案的实现提供了可能。

  2 RFID 阅读器硬件构成

  阅读器在RFID 系统中主要功能是从电子标签中读取数据,并先将采集的数据处理后暂时存储在数据存储模块的U 盘中,然后把U 盘插入计算机,RFID 管理系统再从U 盘中读取采集的数据。便携式阅读器的硬件组成主要有控制模块、数据存储模块、通信模块、人机交互模块、时钟模块、供电模块等。硬件系统的构成如图1 所示。


图1 便携式阅读器硬件构成

  (1) 阅读器控制模块

  阅读器控制模块是便携式阅读器的核心部件,主要完成对电子标签中数据的收发,对发送数据进行调制,对收到数据进行解调;对通信模块的控制,驱动射频模块和天线,提供能量载波;及数据存储控制等。MCU 选用AT89C51单片机,标签读写模块选用同欣的TX125LER 芯片。

  (2) 数据存储模块

  其功能MCU 把采集来的温度等数据通过USBHost芯片按照约定数据存储协议存储到移动数据存储器中, 以便于后续数据的回放。USB-Ho s t 芯片采用Cypress 公司的SL118SH 芯片。

  (3) 通信模块

  通信模块由射频模块、USB 接口模块、天线等构成,其功能是对收发数据进行调制解调、与计算机进行实时通信、能量载波等。射频模块采用TEMIC 公司的U2270B 芯片。

  (4) 人机交互模块

  人机交互模块由LCD 显示器和键盘构成,其功能是通过LCD 实时显示采集数据的信息和查询U 盘上采集数据信息及对阅读器进行设置。

  3 数据存储模块

  3.1 SL811HS 芯片

  在这里选SL811HS 芯片作为数据存储模块的USB主机控制器, SL811HS 支持USB1.1 的全速和低速设备, 其内部有虚拟的外部总线, 这使得仅需占用外接单片机的1 个寻址空间,SL811HS 数据线为8 位,有16 个内部寄存器和256 字节的RAM, 可以对USB-Host 进行充分的控制和为U S B 传输提供足够的缓冲区,SL811HS 芯片操作电压为3.3V,I/O 口工作电压为5V,所以SL811HS 可以和5V 的单片机系统直接相连。

  3.2 数据存储模块的硬件

  RFID 便携式阅读器的数据存储模块主要电路如图2 所示。图2 中由AT89C51、SL811HS 和USB 接口构成, 其它电路因篇幅原因略去。单片机通过控制SL811HS 芯片对U 盘进行读写,实现数据存取功能。为使定时计数更准确,在中采用外部的24MHz 有源晶振作为时钟源。


图2 AT89C51 与SL811HS 硬件连线图


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