《射频识别技术及应用》课件125 kHz RFID技术

125kHzRFID系统采用电感耦合方式工作。由于应答器成本低、非金属材料和水对该频率的射频具有较低的吸收率，所以125kHzRFID系统在动物识别、工业和民用水表等领域获得广泛应用。

125kHzRFID技术e5551应答器芯片U2270B阅读器芯片阅读器电路设计

125kHzRFID技术e5551应答器芯片U2270B阅读器芯片阅读器电路设计e5551应答器芯片是Atmel公司生产的非接触式、无源、可读/写、具有防碰撞能力的RFID器件，中心工作频率为125kHz。主要技术性能：低功耗、低工作电压；非接触能量供给和读写数据；工作频率范围为100-150kHz；EEPROM存储器容量为264位，分为8块，每块33位；具有7块用户数据，每块32位，共224位；具有块写保护；采用请求应答（AnswerOnRequest，AOR）实现防碰撞；完成块写和校验的时间小于50ms；可编程选择传输速率（比特率）、编码调制方式；可工作于密码（口令）方式。1.内部电路组成e5551芯片在射频工作时，仅适用引脚8和1.1.内部电路组成1.内部电路组成外接电感L2和电容器C2构成谐振回路。1.内部电路组成主要完成芯片模拟信号的处理和变换，包括电源产生、时钟提取、载波中断的检测、负载调制等。1.内部电路组成1）在上电有效后及读期间，用配置存储器数据装载模式寄存器，以保证芯片按设置方式工作。2）控制对存储器的访问。3）处理写命令和数据写入。4）在密码模式中，将接收操作码后的32位值与存储的密码进行比较和判别。1.内部电路组成写解码电路在写操作期间解读有关写操作码，并对写数据流进行检验。1.内部电路组成在写入时产生对EEPROM编程时所需的高电压。1.内部电路组成存储来自EEPROM块0的模式数据，在每块开始时被不断刷新1.内部电路组成由8块构成，每块33位，第0位为锁存位，共264位。所有33位都可被编程，编程所需电压来自片内，但若某块的锁存位被置1，则该块被锁存，不能通过射频再次编程。

块0为芯片工作的模式数据，不能作为通常数据被传送。块7为用户口令，若不需要口令保护，则可作为用户数据存储区。

存储器的数据以串行方式送出，从块1的位1开始到最大块的位32.各块的锁存位L不能被传送。1.内部电路组成调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。逻辑1为倍频率NRZ码的10，逻辑0为倍频率NRZ码的01。调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。每个位的开始电平跳变，数位1时位中间附加一跳变。调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。数位从1变为0或从0变为1时，相位改变180°调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。每当数位1结束时，相位改变180°调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。数位从0变为1时，相位改变180°调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。FSK1：数位1和0的脉冲频率为RF/8和RF/5;FSK1a：数位1和0的脉冲频率为RF/5和RF/8。调制器由数据编码器和调制方式两级电路组成，其输入为来自存储器的二进制NRZ码，输出用于载波的负载调制。FSK2：数位1和0的脉冲频率为RF/8和RF/10；FSK2a：数位1和0的脉冲频率为RF/10和RF/8。当编码为曼切斯特码或Biphase码时，调制为PSK2或比特率为RF/8且脉冲频率为RF/8的PSK调制。2.e5551芯片的读工作模式读模式是POR（电源上电）后的默认工作模式，所示电压波形是e5551芯片所接谐振回路（即引脚Coil1和Coil2）两端的电压波形。传送数据序列传送数据序列从块1的第1位开始至最后一块的32位，并循环传送。当工作于该模式时，在传送循环数据序列之前，发送的第1位为逻辑0，即e5551芯片传送的是逻辑0+循环数据序列。块终止符BT和序列终止符ST终止符的采用与否是可选的，被用于提供阅读器数据时的同步信息。BT出现于每一个块前，而ST出现于传送数据每一个循环序列前，分别位于第30位和第29位。当既用BT也用ST时，块1前不用BT而仅用ST。STBT000块1块2….块1块2….100ST块1块2….ST块1块2….010BT块1BT块2….BT块1BT块2110ST块1BT块2….BT块1BT块23.e5551芯片的写工作模式阅读器发出的命令和写数据可由中断载波形成空隙的方法来实现，并以两个间隙之间的持续时间来编码0和1。当大于64Tc(载波周期)时间长而无间隙再出现时，e5551芯片退出写模式。3.e5551芯片的写工作模式阅读器发出的命令和写数据可由中断载波形成空隙（gap）的方法来实现，并以两个间隙之间的持续时间来编码0和1。当大于64Tc(载波周期)时间长而无间隙再出现时，e5551芯片退出写模式。序列中的第一个gap为起始gap。在一般情况下，起始gap应长于其后的gap。

AOR(AnswerOnRequest)模式配置数据中PWD=1，AOR=1，STOP=0。当AOR=1时，e5551芯片在装载块0后并不调制。AOR命令利用口令激活匹配的e5551芯片，该命令用于防碰撞，以选择所要的e5551芯片，完成读/写操作。3.e5551芯片的写工作模式当所有写信息已被e5551芯片正确接收时，可编程写入。在写序列传送结束和编程之间的延迟期间检测编程电压VPP。在编程过程中对VPP不断监测，过低都会是e5551芯片进入读模式。3.e5551芯片的写工作模式4.e5551芯片的防碰撞4.e5551芯片的防碰撞STOP命令用于停止e5551芯片的调制，使其进入休眠状态，不再向外发送数据，知道POR出现。4.e5551芯片的防碰撞STOP命令用于防碰撞过程，它能保证在射频能量场有效范围内使阅读器逐个读出多个e5551芯片的数据。5.e5551芯片的错误处理

125kHzRFID技术e5551应答器芯片U2270B阅读器芯片阅读器电路设计U2270B芯片是工作于125kHz的用于阅读器的集成芯片，它是应答器和微控制器之间的接口。它可以实现向应答器传输能量、对应答器进行读/写操作，可与e555X系列等应答器芯片配套使用。在微控制器的控制下，实现收/发转换并将接收到的应答器的数据传送给微控制器。U2270B芯片主要技术性能如下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）内部电路结构内部电路结构构成3种供电方式：单电源方式：4个电源引脚都连在一起接至5V电源双电源方式：DVS和VEXT引脚加入+7-+8V电源电压，以获得较强的磁场强度。蓄电池供电：在采用蓄电池时，为降低功耗，可对Standby引脚施加控制，使芯片在无应答器读/写时处于低功耗模式。内部电路结构用于滤除解调后残留的载波信号和高频分量，可保证数据传输的信号频谱宽度。

125kHzRFID技术e5551应答器芯片U2270B阅读器芯片阅读器电路设计阅读器的应用环境和基本功能包括：阅读器是便携式的还是固定的；应支持对一种还是多种类型应答器的读/写；阅读器的读/写距离；阅读器和应答器的周边环境。阅读器的主要电气性能有：供电方式与节约能耗的措施；空中接口方式；电磁兼容性能；与高层通信接口的方式；防碰撞算法的实现方法；加密的需求。基于U2270B