射频识别和传感器技术实验讲义(2015-1-4版) - 图文(4)

2019-04-09 08:56

图1- 18 125K可读写卡写数据实验

从图1-18可以看出,地址5的数据写入完成后,数据由?00000000‘改成?12345678‘,这表示对ID卡的写入数据时成功的。地址5到地址15是可读可写区,可以选择这些地址,进行写数据实验。

6、综合思考与练习

(1)根据该实验箱给出的硬件原理图,找出125KHz RFID技术中使用的应答器和读写器核心芯片型号,查找资料,进一步了解它们的引脚分布,分析其工作原理。

(2)分析125KHz RFID技术中的数据编码及调制解调技术。

(3)分析125KHz RFID技术对应的相关协议标准,总结一下本实验体现出了哪些部分。

实验二

1、实验项目:13.56MHz ISO/IEC 14443实验 2、目的与意义

理解典型的近耦合系统,熟悉CVT-RFIDMCU-II实验箱基本操作,熟悉CVT-RFIDMCU-II综合实验平台,理解Mifare one卡操作基本原理,了解Mifare one卡通信协议。了解13.56MHz ISO/IEC 14443 RFID系统应答器芯片和阅读器芯片。进一步

加强对13.56MHz ISO/IEC 14443协议标准的理解。理解ISO/IEC 14443标签防碰撞的原理和协议。

3、实验环境(设备与仪器)

CVT-RFID MCU实验箱一台,PC机一台,双踪示波器一台,PC机操作系统Windows XP,RFID综合实验平台环境

4、背景知识

1)ISO 14443硬件原理

采用高频RFID的CMOS集成收发器电路基站芯片,该读卡IC利用了先进的调制和解调概念,完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。支持ISO 14443A的多层应用。内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线(可达100mm)。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路,用于ISO 14443A兼容的应答器信号。数字部分处理ISO 14443A帧和错误检测(奇偶&CRC)。此外,它还支持快速CRYPTO1加密算法,用于验证MIFARE系列产品。方便的并行接口可直接连接到任何8位微处理器,这样给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。有以下功能和特点:

高集成度的调制解调电路;

缓冲输出驱动器使用最少数目的外部元件连接到天线; 最大工作距离100mm;

支持ISO 14443 TypeA协议的-1~-4部分和Mifare经典协议; 采用Crypto1加密算法并含有安全的非易失性内部密匙存储器; 并行微处理器接口带有内部地址锁存和中断请求线; 自动检测微处理器并行接口类型; 灵活的中断处理;

64字节发送和接收FIFO缓冲区; 带低功耗的硬件复位; 可编程定时器; 唯一的序列号;

用户可编程初始化配臵; 面向位和字节的帧结构; 支持防碰撞操作;

数字、模拟和发送器部分经独立的引脚分别供电; 内部振荡器缓存器连接13.56MHz石英晶体;

在短距离应用中,发送器(天线驱动)可以用3.3V供电。

图2-1 ISO14443硬件原理功能框图

2)ISO 14443通信协议简介

ISO/IEC14443规定了邻近卡(PICC)的物理特性;需要供给能量的场的性质与特征,以及邻近耦合设备(PCDs)和邻近卡(PICCs)之间的双向通信;卡(PICCs)进入邻近耦合设备(PCDs)时的轮寻,通信初始化阶段的字符格式,帧结构,时序信息;非接触的半双功的块传输协议并定义了激活和停止协议的步骤。传输协议同时适用于TYPE A 和 TYPE B。 TYPE A和TYPE B型卡片主要的区别在于载波调制深度及二进制数的编码方式和防冲突机制。

1、调制解调与编码解码技术

根据信号发送和接收方式的不同,ISO/IEC14443-3定义了TYPEA、TYPEB两种卡型。它们的不同主要在于载波的调制深度及二进制数的编码方式。

从PCD向PICC传送信号时,二者是通过13.56Mhz的射频载波传送信号。从PICC向PCD传送信号时,二者均通过调制载波传送信号,副载波频率皆为847KHz。

图2-2 Type A、B接口的通信信号

Type A型卡在读写机上向卡传送信号时,是通过13.65MHz的射频载波传送信号。其采用方案为同步、改进的Miller编码方式,通过100%ASK传送;当卡向读写机具传送信号时,通过调制载波传送信号。使用847kHz的副载波传送Manchester编码。简单说,当表示信息\时,信号会有0.3微妙的间隙,当表示信息\时,信号可能有间隙也可能没有,与前后的信息有关。这种方式的优点是信息区别明显,受干扰的机会少,反应速度快,不容易误操作;缺点是在需要持续不断的提高能量到非接触卡时,能量有可能会出现波动。

Type B型卡在读写机具向卡传送信号时,也是通过13.65MHz的射频载波信号,但采用的是异步、NRZ编码方式,通过用10%ASK传送的方案;在卡向读写机具传送信号时,则是采用的BPSK编码进行调制。即信息\和信息\的区别在于信息\的信号幅度大,即信号强,信息\的信号幅度小,即信号弱。这种方式的优点是持续不断的信号传递,不会出现能量波动的情况;

从PCD到PICC的通信信号接口主要区别在信号调制方面,TYPE A调制使用RF工作场的ASK100%调制原理来产生一个\暂停(pause)\状态来进行PCD和PICC间的通信。

图2-3 Type A调制波形

TYPE B调制使用RF工作场的ASK10%调幅来进行PCD和PICC间的通信。 调制指数最小应为8%,最大应为14%。

图2-4 Type B调制波形

根据二者的设计方案不同,可看出,TYPE A 和 TYPE B有以下不同:

●TYPE B接收信号时,不会因能量损失而使芯片内部逻辑及软件工作停止。在NPAUSE到来,TYPE A的芯片得不到时钟,而TYPE B用10%ASK,卡片可以从读写器获得持续的能量; TYPE B时容易稳压,所以比较安全可靠。TYPE A卡采用100%调制方式,在调制发生时候无能量传输,仅仅靠卡片内部电容维持,所以卡片的通讯必须


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