RFID电子标签卡的防碰撞模块设计

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1、RFID电子标签卡的防碰撞模块设计[日期：2006-7-14]来源：单片机及嵌入式系统应用 作者：陈志云王豪才龚关珍姜义初[字体：大中小]引言   RFID(RadioFrequencyIdentifiCation，射频识别)电子标签是一种把天线和IC封装到塑料基片上的新型无源电子卡片；具有数据存储量大、无线无源、小巧轻便、使用寿命长、防水、防磁和安全防伪等特点；是近几年发展起来的新型产品，是未来几年代替条形码走进“物联网”时代的关键技术之一。阅读器(即PCE，机)和电子标签(即PICC卡)之间通过电磁场感

2、应进行能量、时序和数据的无线传输，如图l所示。在PCD机天线的可识别范围内，可能会同时出现多张PICC卡。如何准确识别每张卡，是A型PICC卡的防碰撞(即anticollision，也叫防冲突)技术要解决的关键问题。1A型卡防碰撞的工作原理   A型PICC卡采用了ISO／IECl4443系列协议，配合PCD机共同实现防碰撞的快速交互通信。为了从多张PICC卡中快速识别出一张来单独进行通信，A型卡采用了位碰撞监测协议实现防碰撞过程，即阅读器对卡返回的唯一识别号(即UID)数据帧中的每一位进行冲突监测。当多张

3、A型PICC卡在同一时刻向PCD机传送UID数据帧时，一定会在同时返回的某一位上有不同的位值。根据Manchester编码规则，这一位正负边沿抵消了，故PCD机无法识别的该数据位即为碰撞位。碰撞位监测到后马上启动防碰撞过程。PCD机主动地发出一系列命令数据帧(即下传)，主要是ANTICOLLISION命令和SEELECT命令。PICC卡被动地响应每一条指令(即上传)完成交互的会话过程。   对于ANTICOLLISION命令，如果PICC卡本身固有的UIDCLn和命令中所带的UIDCLn数据位相等，则发送U

4、IDCLn的其余位；否则，不发送响应．根据协议规定，ANTICOLLISION命令(即第l部分：下传数据)和PICC卡的响应(即第2部分：上传数据)组合成一个防碰撞帧．而且防碰撞帧的数据位总数为56位。16≤下传数据位数≤55；l≤上传数据位数≤40。防碰撞帧举例如图2所示。由于56位的防碰撞帧可以在任意位置上分开，因此分两种情况：在一个完整的数据字节之后分开，则在第1部分的最后一个数据位之后有一个校验位；在一个数据字节内分开，则在第1部分的最后一个数据位之后不加校验位。情况1和情况2的不同分开方法如图2所

5、示。   对于SELECT命令，如果PICC卡内固有的UIDCLn和命令中的UIDCLn相等，则发送SAK帧，否则不发送响应。2防碰撞模块的设计2．1引脚定义   防碰撞模块的外部信号引脚定义及其在卡中与其他模块的连接如图3所示。   防碰撞模块外部信号定义的VHDL代码如下。   entityANTICOLLICSION_BLOCKisport   (clk：instd_logic；——时钟信号   reset：insteL_logic；——复位信号   rxd：instd_logic；一一外部数据串行输

6、入   active：instd_logic；——外部数据输入的状态   Csn_fb：instd_logic_vector(7downto0)  ——来自ROM的并行数据   Csn_full：instd_logic；——ROM接口中的输出Latch“满”   Rd_csn：outstd_logic；一一允许读ROM   Txd：outstd_logic；一一数据串行输出   Txd_active：outstd_logic--一数据输出的状态   )；   endANTiCOLLlCsIoN_BLOCK；

7、2.2模块划分   防碰撞模块主要分为4个部分：数据接收模块(A)、读ROM模块(B)和数据比较(C)发送模块(D)，如图4所示。A的作用是：接收PCD机发送的命令信号，从rxd引脚串行输入后对每个字节进行校验。并进行串并转换，按字节逐个存入7个Latch中。B的作用是：从ROM接口模块中读出卡内固有的UIDCLn，按字节存入4个Latch后，计算UIDCLn的4个字节的异或值(即卡的BCC字节)，并存入锁存器。C和D的作用是：比较PCD机命令中的UIDCL．和卡的UIDCLn，并根据比较结果决定是否输出响

8、应．如果比较结果相同，则根据命令的类型(ANTICOLLISION命令或SELECT命令)从txd引脚串行输出不同的响应数据。由于篇幅所限，后面主要介绍数据的发送模块是如何设计实现的。2．3发送模块的设计   数据发送模块的设计实现如图5所示。2.3.1实现对ANTICOLLISl0N命令的响应(1)输出数据txd产生模块的设计   当来自PCD机的指令数据接收完毕(即Data_input_end=“1”)和读卡