射频识别(RFID)原理与应用&8-1356-MHz-RFID技术课件.ppt

1、18 13.56 MHz RFID技术技术 13.56 MHz射频存储器应答器按存储器的类型分：ROM、EEPROM两大类。H4006（EM MICROELECTRONIC-MARIN SA公司产品）片内带有ROM类存储器，是只读应答器；MCRF355/360芯片（Microchip公司产品）集成的存储器是EEPROM，以接触式方式编程，在射频工作时为只读方式。这两个应答器都是在应答器进入阅读器工作距离有效范围时即送出信息数据（TTF，Tag Talk First方式）。28 13.56 MHz RFID技术技术 H4006芯片 工作频率范围为1015 MHz，通常选用13.56 MHz工作频

2、率；片内有一个64位可编程存储器，可用于存储相关信息；信息传输方式采用负载调制，编码为密勒码（Miller），数据传输速率为26484 bps（亦可为其他速率，但需预先选定）；由于H4006芯片内含谐振回路的谐振电容和滤波电路的滤波电容，因而使用更方便。38 13.56 MHz RFID技术技术 内部电路框图 H4006芯片电路的原理框图 48 13.56 MHz RFID技术技术 电感参数的设置 集成于片内的谐振电容C1（约为94.5 pF）L1电感值为1.4 H Q值选择在3040 信息数据输出的序列结构 序列结构组成起始位数据CRC停止位空隙长度1b64b16b1b9b58 13.56

3、MHz RFID技术技术 CRC校验 16位CRC码的生成多项式为x16+x12+x5+1 68 13.56 MHz RFID技术技术 MCRF355/360芯片Microchip 具有防碰撞能力；采用接触式编程，编程后为只读器件；数据传送采用曼彻斯特编码，数据时钟频率为70 kHz；采用低功耗CMOS电路设计；封装为PDIP或SOIC方式。78 13.56 MHz RFID技术技术 工作原理 MCRF355/360芯片的内部结构 88 13.56 MHz RFID技术技术 编程 擦除方式的工作编码为01 1101 0100 写入方式的工作编码为01 1101 0010 读出方式的工作编码为0

4、1 1101 0110 98 13.56 MHz RFID技术技术 编程108 13.56 MHz RFID技术技术 防碰撞技术 读多个MCRF355/360芯片的示意图 118 13.56 MHz RFID技术技术 MIFARE技术 非接触式与双接口IC智能射频卡主流技术为MIFARE技术 Philips推出的产品包含六个系列：MIFARE Classic，MIFARE Prox，MIFARE Ultralight，MIFARE双接口，MIFARE DESFire8，MIFARE阅读器芯片。非接触式接口符合ISO/IEC14443 TYPE A标准，接触式接口符合ISO/IEC 7816标准

5、 128 13.56 MHz RFID技术技术 MIFARE Classic 分为1 K字节 EEPROM 的 MIFARE Standard及4 K字节 EEPROM的MIFARE Standard 4k 以MIFARE1 IC S50系列芯片为核心 可靠性高、防碰撞能力强 一卡多用、安全性能好 卡与阅读器之间采用双向验证机制（采用三次认证技术）138 13.56 MHz RFID技术技术MIFARE1 IC S50芯片的电路组成框图 148 13.56 MHz RFID技术技术PCD和M1卡之间的交互过程 158 13.56 MHz RFID技术技术 M1卡存储区构成 扇区0的块0是一个特

6、殊的块，该块存储了卡的制造商代码 M1卡各扇区块3中，存取控制码有4个字节 168 13.56 MHz RFID技术技术 MIFARE Prox 178 13.56 MHz RFID技术技术 PCD基站芯片 ISO/IEC 14443标准制定了非接触式射频卡（PICC）和阅读器（PCD）之间进行数据交换的接口标准TYPE A和TYPE B 比较常用的支持TYPE A的阅读器芯片是MF RC500（Philips Semiconductors产品）188 13.56 MHz RFID技术技术 MF RC500芯片 载波频率为13.56 MHz；集成了编码调制和解调解码的收发电路；天线驱动电路仅需

7、很少的外围元件，有效距离可达10 cm；内部集成有并行接口控制电路，可自动检测外部微控制器（MCU）的接口类型；具有内部地址锁存和IRQ线，可以很方便地与MCU接口；集成有64字节的收发FIFO缓存器；内部寄存器、命令集、加密算法可支持TYPE A标准的各项功能198 13.56 MHz RFID技术技术 电路组成（参见教科书图8.3.1）并行接口及控制电路 FIFO（先进先出）缓存器 密钥存储及加密算法（cypto1）状态机与寄存器 数据处理电路 模拟电路（调制、解调及输出驱动电路）电源管理 中断控制等部分组成。208 13.56 MHz RFID技术技术 芯片内部寄存器配置 内部寄存器按页

8、分配，并通过相应寻址方法获得地址；内部寄存器共分8页，每页8个寄存器，每页的第1个寄存器称为页寄存器，用于选择该寄存器页；内部寄存器的配置情况如书中表8.3.2所示，表中给出了页号、功能、寄存器地址（以16进制数给出）及各个页的寄存器名称。218 13.56 MHz RFID技术技术 芯片各寄存器功能 每个寄存器由8位组成，具有读/写（r/w），只读（r），仅写（w）和动态（dy）4种特性。dy属性位可由微控制器读写，也可以在执行实际命令后自动由内部状态机改变位值 r的值仅能由内部状态决定 w的值可由MCU写入但不能读出 r/w位可由MCU读写，但内部状态机只能读。各寄存器的详细功能参见书中8

9、.3.1节。228 13.56 MHz RFID技术技术 EEPROM存储器 共有32块，每块16字节。第一部分为块0，属性为只读，用于保存产品的有关信息；第二部分为块1和块2，它们具有读/写属性，用于存放寄存器初始化启动文件；第三部分为块3至块7，用于存放寄存器初始化文件，属性为读写；第四部分从块8至块31，属性为只写，用于存放加密运算的密钥。238 13.56 MHz RFID技术技术 FIFO缓存 用于缓存微控制器MCU与芯片之间的输入/输出数据流 写入FIFOData寄存器的字节也存入FIFO，并且内部FIFO写指针增量 从FIFOData寄存器读，得到的是FIFO读指针所指FIFO的

10、内容，读后读指针增量 状态由PrimaryStatus、FIFOLevel、ErrorFlag、Control、FIFOLength寄存器的相关位指示 248 13.56 MHz RFID技术技术 中断请求 定时设置到、发送请求、接收请求、一个命令执行完、FIFO满、FIFO空 0页寄存器InterruptEn的相应位（读/写属性）用于相应中断请求的使能设置258 13.56 MHz RFID技术技术 接收电路 268 13.56 MHz RFID技术技术 接收电路 载波（13.56 MHz）解调采用正交解调电路，所需的I和Q时钟（两者相位角差为90）可在芯片内产生，解调器有I、Q两路输出，经

11、增益可控放大（由寄存器RxControl 1的设置控制）和滤波后加至相关器，相关器有四路输出，可用寄存器RxControl 2的RcvClkSelI位（位7）选择I或Q时钟的相关器输出，经判决和数字化电路，判断有无位碰撞产生（根据曼彻斯特码前后半位的特性，通过RxThreShold寄存器的MinLevel和CollLevel位段的设置获得最佳效果），并送出有效的串行数据。278 13.56 MHz RFID技术技术 MF RC500芯片应用电路 288 13.56 MHz RFID技术技术 MF RC500芯片应用电路 并行接口 初始化 寄存器地址的寻址 加密和认证 298 13.56 MHz

12、 RFID技术技术 MF RC500芯片天线电路设计 电感耦合方式RFID系统的作用距离和下列因素有关：阅读器天线的尺寸；匹配电路的性能；周围环境的影响。阅读器天线尺寸可以如下考虑：当作用距离为10 cm时，根据第2章介绍的天线的最佳几何尺寸选择的算式，如果阅读器采用的是圆形天线，那么天线的半径应为10 cm，如果采用的是长方形或方形的天线，可以以圆形天线所围面积为参考进行修正。308 13.56 MHz RFID技术技术 直接匹配天线 四层PCB的结构图 318 13.56 MHz RFID技术技术 50匹配天线 328 13.56 MHz RFID技术技术 铁氧体屏蔽 338 13.56 MHz RFID技术技术 SLF9000芯片 阅读器（PCD）的专用芯片，符合ISO/IEC 14443标准 适用于接口标准TYPE A，也适用于接口标准TYPE B 载波频率为13.56 MHz，数据率为106 kbps；支持ISO 14443标准协议；帧长可达128字节；硬件支持TYPE A防碰撞协议；具有128字节的数据收发FIFO缓冲器；错误检测采用16位CRC码；支持TYPE A和TYPE B的编解码规范。348 13.56 MHz RFID技术技术 内部电路SLF9000芯片的内部结构