《RFID原理与应用》第七章125KHzRFID技术125KHzRFID技术125kHzRFID技术采用电感耦合方式工作。由于电子标签的成本低,非金属材料和水对该频率具有较低的吸收率,所以在动物识别、工业和民用水表领域得到广泛应用。•电感耦合的射频载波频率为13.56MHz和小于135KHz的频段,应答器和读写器之间的工作距离小于1m,典型的作用距离为10~20cm。阅读器存储及控制电路应答器C1RsvsR1L1L2VD应答器芯片磁场HC2C3v2i7第7章125kHzRFID技术7.1ATA5577C应答器芯片7.1.1芯片性能和电路组成•主要技术性能①低功耗、低工作电压;②非接触能量供给和读/写数据;③工作频率范围为100~150kHz;④EEPROM存储器容量为363位,分为11块,每块33位;⑤具有7块用户数据,每块32位,共224位;⑥具有块写保护;⑦采用请求应答(AnswerOnRequest,AOR)实现防碰撞;⑧可编程选择传输速率(比特率)和编码调制方式;⑨可工作于密码(口令)方式。8第7章125kHzRFID技术内部电路组成阅读器模拟前端AFE选项寄存器调制器写解码比特率产生器模式寄存器控制器测试逻辑模式寄存器存储器(363位EEPROM)模式寄存器PORCoil1Coil2能量数据9第7章125kHzRFID技术•两种模式下的调制•基础模式下的调制—PSK/FSK•扩展模式下的调制类型调制方式直接数据输出编码反向数据输出编码FSK10=RF/5;1=RF/81=RF/5;0=RF/8FSK20=RF/10;1=RF/81=RF/10;0=RF/8PSK1数位从1变为0或从0变为1时,相位改变180°数位从1变为0或从0变为1时,相位改变180°PSK2当数位1结束时,相位改变180°当数位0结束时,相位改变180°PSK3数位从0变为1(上升沿)时,相位改变180°数位从1变为0(下降沿)时,相位改变180°曼彻斯特码数位0为下降沿,数位1为上升沿中间位数位1为下降沿,数位0为上升沿中间位Biphase码数位1时位中间附加一跳变数位0时位中间附加一跳变微分Biphase码数位0时位中间附加一跳变数位1时位中间附加一跳变NRZ1=dampingon,0=dampingoff0=dampingon,1=dampingoff10第7章125kHzRFID技术•配置存储器——EEPROM的块0•基础模式11第7章125kHzRFID技术•扩展模式12第7章125kHzRFID技术7.1.2ATA5577C芯片的读工作模式≤2ms≈2msPOR装载块0用配置的调制方法和比特率进入读模式负载调制所示电压波形是ATA5577C芯片所接谐振回路(即引脚Coil1和Coil2)两端的电压波形13第7章125kHzRFID技术读模式•读模式时的传送数据序列•序列终止符STST的结构14第7章125kHzRFID技术7.1.3ATA5577C芯片的写模式写模式和gap标准写序列成功的过程157.1.4ATA5577C芯片的防碰撞技术用AOR=1,PWD=1初始化ATA5577C芯片选择某个ATA5577C芯片(发送唤醒命令)解码进入射频能量场有效区域等待时间2.5msPOR,读配置数据进入AOR模式发送块1至最大块收到阻尼等待唤醒命令(命令码+口令)PWD(口令)正确?读完全部ATA5577C芯片进入射频能量场有效区域结束NoYesNoYesPOR设置模式若masterkey6,进入测试模式重置到第0页调制失败AOR模式正常读模式地址=1到MAXBLK编程和验证锁存位检查Password检查起始gap命令解码OP(11..)Page1Page0OP(10..)写操作位数检查地址=当前块块读模式Page0or1Gap直接访问OP(1p)OP(1p)OP(01)WhiteOP(1p)faildata=oldOP(00)Singlegapfaildata=oldfaildata=oldAOR=1Page0Gapfaildata=oldAOR=0命令模式数据验证失败16•ATA5577C芯片的工作过程17第7章125kHzRFID技术7.2U2270B阅读器芯片7.2.1芯片性能和电路组成•性能•产生载波的频率范围为100kHz~150kHz;•在125kHz载波频率下,典型的数据传输速率为5kbps;•适用于采用曼彻斯特码及Biphase码调制的应答器;•电源可采用汽车蓄电池或5V直流稳压电源;•具有可调谐的能力;•便于和微控制器接口;•可工作于低功耗模式(Standby模式)18第7章125kHzRFID技术•内部电路结构频率调节振荡器&=1低通滤波放大器&电源施密特触发器驱动器16132156513121410119874DVSVEXTVSVBattStandbyMSCFERFOutputOEGNDGainInputDGNDCoil2Coil119第7章125kHzRFID技术•芯片引脚的功能引脚号名称功能描述引脚号名称功能描述1GND地9Coil1驱动器12Output数据输出10VEXT外部电源3OE使能11DVS驱动器电源4Input信号输入12VBatt电池电压接入5MS模式选择13Standby低功耗控制6CFE载波使能14VS内部电源7DGND驱动器地15RF载波频率调节8Coil2驱动器216Gain调节放大器增益带宽参数20第7章125kHzRFID技术7.2.2U2270B芯片的工作原理和外围电路设计•供电方式单电源双电源蓄电池•振荡器频率调节电路的等效电路频率调节振荡器&=1低通滤波放大器&电源施密特触发器驱动器16132156513121410119874DVSVEXTVSVBattStandbyMSCFERFOutputOEGNDGainInputDGNDCoil2Coil121第7章125kHzRFID技术•U2270B芯片的工作原理和外围电路设计•低通滤波器解调器和U2270B芯片低通滤波器的连接频率调节振荡器&=1低通滤波放大器&电源施密特触发器驱动器16132156513121410119874DVSVEXTVSVBattStandbyMSCFERFOutputOEGNDGainInputDGNDCoil2Coil122第7章125kHzRFID技术•U2270B芯片的工作原理和外围电路设计•放大器iiGain30RGRRcutGainiGain12()fCRR放大器的增益低频截止频率fcut频率调节振荡器&=1低通滤波放大器&电源施密特触发器驱动器16132156513121410119874DVSVEXTVSVBattStandbyMSCFERFOutputOEGNDGainInputDGNDCoil2Coil123第7章125kHzRFID技术•U2270B芯片•U2270B芯片的工作原理和外围电路设计•放大器CGain和C2的值与数据传输速率的关系数据传输速率(f0=125kHz)CGainC2f0/32=3.9kbps100nF680pFf0/64=1.95kbps1.2nF220nF频率调节振荡器&=1低通滤波放大器&电源施密特触发器驱动器16132156513121410119874DVSVEXTVSVBattStandbyMSCFERFOutputOEGNDGainInputDGNDCoil2Coil124第7章125kHzRFID技术•U2270B芯片•U2270B芯片的工作原理和外围电路设计•驱动电路•U2270B驱动电路由两个独立的输出组成,这两个输出受引脚MS和CFE电平控制CFE电平MS电平Coil1Coil2低低高高低高低高高低高高频率调节振荡器&=1低通滤波放大器&电源施密特触发器驱动器16132156513121410119874DVSVEXTVSVBattStandbyMSCFERFOutputOEGNDGainInputDGNDCoil2Coil125第7章125kHzRFID技术7.3阅读器电路设计•基于U2270B芯片的阅读器典型电路1VSVEXTDVSVBattRFCoil2Coil1InputGainDGNDGNDMSCFEStandbyOEU2270BI/O微控制器VSSVDD12V36022mF22mFBC63922mF4.7nF68k4*1N414875k100k1.2nF1.35mH82Ω4.7k天线1N4148470k1.5nF680pF100nFOutput43k采用蓄电池供电方式的阅读器电路26第7章125kHzRFID技术•阅读器电路设计•基于U2270B芯片的阅读器典型电路1•该电路采用蓄电池电源供电,U2270B芯片的VEXT引脚输出电压可提供微控制器作为电源•VEXT还接至晶体管BC639的基极,控制DVS的产生•Standby引脚电平由微控制器控制,可以方便地进入Standby模式,以节省蓄电池的能耗。27第7章125kHzRFID技术•阅读器电路设计•基于U2270B芯片的阅读器典型电路1•振荡器控制环路驱动输出与天线电路电压28第7章125kHzRFID技术•阅读器电路设计•基于U2270B芯片的阅读器典型电路1•曼彻斯特码和Biphase码的软件解码数据信号和时钟的关系29第7章125kHzRFID技术•阅读器电路设计•基于U2270B芯片的阅读器典型电路1•曼彻斯特码和Biphase码的软件解码曼彻斯特码的波形30第7章125kHzRFID技术•阅读器电路设计•基于U2270B芯片的阅读器典型电路1•曼彻斯特码和Biphase码的软件解码Biphase码的波形31第7章125kHzRFID技术同步获取32第7章125kHzRFID技术Biphase码的解码33第7章125kHzRFID技术•阅读器电路设计•基于U2270B芯片的阅读器典型电路2VSVEXTDVSVBattRFCoil2Coil1InputGainDGNDGNDMSCFEStandbyOEU2270BI/O微控制器VSSVDD5V4.7nF68kΩ4*1N414875kΩ100kΩ1nF1.35mH82Ω4.7kΩ天线1N4148470kΩ1.5nF680pF100nFOutput43kΩ22mF47nF4.7kΩ1.5kΩBC846CRRR180pF100ΩDR具有天线谐振频率调节的电路34读应答器的工作流程35第7章125kHzRFID技术•阅读器电路设计•基于U2270B芯片写模式的应用阅读器写ATA5577C芯片的流程7.4ATA2270-EK1主板简介END