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1、研究与开发机电工程技术2!"00"8#年第$37%卷第"09&期基于nRF2401的RFID读写器设计邱炜,孙志锋,孙晓东,黄瑛(浙江大学电气学院,浙江杭州310027)摘要:采用MSP430F149单片机处理器,针对现已自主开发的2.4～2.5GHzISM频段的有源电子标签,设计了一款基于nRF2401射频收发芯片的RFID读写器,并利用时钟芯片DS1302和MAX232将采集到的数据发送到上位机中。该系统具有携带方便、成本低廉,可靠性高,操作便捷等优势,具有广阔的市场前景。关键词:nRF2401;射频收发芯
2、片;RFID;MSP430F149中图分类号:TP391.43文献标识码:A文章编号:1009-9492(2008)09-0062-041引言组成包括标签和读写器两部分,RFID应用系统包括标签、基于雷达后向散射(BackScattering)通信原理开发读写器和上位机管理系统三大部分,如图1所示。在出来的RFID技术是一种非接触方式的自动识别技术。该RFID(射频识别)应用中,读写器(RFIDReader)的任技术主要是和当前数字化移动商务相适应,可以实现自动务是控制射频模块向标签发射读取信号,并接收标签的应
3、识别和远程实时的监控及管理,其通信距离范围可从几厘答信号,对标签的对象标识信息进行解码,将对象标识信米到几十米远,而且依据读写方式的不同,可以输入数千息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。字节的数字信息,具有极高的保密性。其主要的优点是环境适应性强、不受雨雪、冰雹、灰尘等的影响,可全天候、无接触地完成自动识别、跟踪与管理,且可以穿透非金属物体进行识别,抗干扰能力强。因此,RFID技术已在世界各地得到广泛的应用,美国、日本和欧洲等发达国家对该技术应用研究已经达到相当高的水平,而我国仍处于起步状态,这几年开始
4、有自己的部分射频识别的芯片研发出来,但是还没有大量的商业应用,研究和应用该技术已成为当今社会发展的当务之急[1]。图1RFID系统的基本组成本读写器系统采用了Nordic公司推出的工作于2.4GHz、ISM频段的nRF2401射频芯片,由单片机3nRF2401芯片的主要特性MSP430F149控制实现短距离无线数据通信。本读写器与同nRF2401是单片射频收发芯片,工作于2.4GHz全球类读写器相比,读写距离远,有效识别距离可达15～60m,开放ISM频段,125个频道,满足多点通信和跳频通信需可调节;具有先进
5、的防碰撞技术,可同时识别200个/秒以要,工作速率0～1Mb/s,最大发射功率0dBm,外围元件上标识;高速度,最高识别速度可达200公里/小时;高抗极少,内置硬件CRC(循环冗余校验)和点对多点通信地干扰性,对现场各种干扰源无特殊要求。该系统可广泛应址控制,集成了频率合成器、晶体振荡器和调制解调器,用于仓储库存、资产管理领域、产品跟踪领域、供应链自输出功率、传输速率和频道选择可通过三线串行接口编程动管理领域、防伪领域、医疗卫生领域等等。配置[2]。其主要特点如下:2读写器工作原理(1)nRF2401是一个具有
6、很高集成度的无线通信芯读写器是RFID系统中的基本单元,RFID系统的基本片,低电压、低功耗,采用0.18uCMOS工艺,成本低,整收稿日期:2008-02-2562机电工程技术2!0""08#年第$37%卷第0"&9期研究与开发个最低成本的收发系统包括所有的感应器和滤波器都集成在一个芯片内,电压1.9～3.6V,为了减少电流损耗和成本,nRF2401内嵌多种通信特点。(2)nRF2401有两种通信模式:DirectMode(直接模式)和ShockBurstTMMode(突发模式)。DirectMode的使用与
7、其它传统射频收发器的工作一样,需要通过软件在发送端添加校验码和地址码,在接收端判断是否为本机地址并检查数据是否传输正确;ShockBurstTMMode使用芯片内部的先入先出堆栈区,数据可从低速微控制器送入,高速(1Mb/s)发射出去,地址和校验码硬件自动添加和去除。(3)全球开放的2.4GHz频段,125个频道,满足多频及跳频需要。高速率1Mbit/s,高于蓝牙,具有高数据吞吐量。外围元件极少,只需一个晶振和一个电阻。发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成。图2MSP430F149外围接口4系统
8、硬件电路设计整个RFID读写器硬件系统主要由三大部分组成。线部分连接。4.1主控MCU4.3天线及匹配电路主控MCU采用MSP430单片机,主要提供对射频读写第三部分包括天线以及匹配电路,这是读写模块实现芯片的控制操作,这种控制操作体现在以下两个方面:射频通信必不可少的一部分。读写模块要依靠天线在读写①对nRF2401射频读写芯片的电源控制。用户可以在模块与RFID卡之间传送数据。MS
