基于PSOC的低功耗智能IC卡读卡器设计.pdf

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1、基于PSoC的低功耗智能IC卡读卡器设计口曹海明口何永义口郭帅口李一青口刘博上海大学CIMS&机器人中心上海2o0072摘要：介绍了ATMEL公司的rr5557智能IC卡的特点，提出了一种以CYPRESs公司cY21534控制器为核心的低功耗智能Ic卡读卡器实现方案，详细介绍了该方案的硬件电路和软件流程，重点分析了设计中的关键问题。关键词：T5557读卡器PSOC中图分类号：TPl8文献标识码：A文章编号：lOo0—4998(2oo8)ll一0034一O3射频识别(Radi0FrequenceI

2、dentification，RFID)技⑦调制方式：FsK、PsK、直接；术是2O世纪90年代兴起的自动识别技术。它是一项利⑧具有请求应答(AOR)、密码、常规读、直接访问用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无等多种工作模式；接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技⑨具有写保护特性；术。由于RFID技术具有条形码所不具备的防水、防⑩0TP(一次可编程)功能。磁、耐高温、数据加密、存储信息更改简单等特点，正逐1．2读卡器的系统构成渐地被广泛应用于工业自动化、商业自动化和交通运本文提

3、出的基于射频识别的低功耗读卡器是由单输控制管理等领域。目前，国际上智能卡的应用已经进片机，外围解调、滤波电路，语音报警电路，电源监控电入高速发展时期，2003年全球的智能卡发行量已经达路，PC接口电路，时钟电路，驱动电路，应答器组成。具至n63亿张。体的系统框图如图1所示。鉴于RFID技术的应用如此广泛以及其使用的现场条件，开发一种新型的、低功耗、低成本的智能读卡语音报警电路外围解器就显得尤为必要。本产品提高了读取数据时的准确调、滤波饔电源监控电路电路器度。采用PSOC内部休眠定时器模块，方便地

4、实现了产CY21534品的低功耗设计，同时，省去了传统设计中普遍采用的Pc接口电路驱动电路u2270B读卡专用芯片，极大地降低了成本，使产品更时钟电路具市场竞争力。▲图l读卡器的系统构成1总体方案l，1T5557智能IC卡的特点2硬件设计T5557是Atmel公司生产的非接触式无源可读写控制系统的核心采用的是美国cYPREss生产的RFID器件，它的工作频率(载波)为125kHz，可兼容CY2l534芯片，该芯片具备PS0C系列产品的内部资源e555x系列芯片。T5557芯片具有以下主要特性：可

5、配置特性，数字模块与模拟模块均可由用户根据需①具有75pF的片上谐振电路电容；要进行配置，极大地方便了产品开发，内部具备sle印(×32bitEEPRoM数据存储器；Timer模块，能够最低限度地降低功耗，非常有利于低③独立的64位可追踪数据存储器；功耗产品的开发。④EEPROM中的配置存储器可以设置芯片工作与以往传统读卡器不同，本读卡器耦合天线未加参数；任何其他元件进行驱动，而是直接采用PsOc引脚驱⑤数据速率可在RF／2和RF／128之间以2的幂次动，只需将PSOC引脚驱动模式配置为Stmn

6、g驱动模可选；式即可驱动天线。⑥编码方式：NRz、曼彻斯特及Biphase码；经由天线得到的波形，在传统设计中，通常采用的收稿日期：2o08年6月是u2270B基站芯片进行信号的预处理，再经由单片圊20o8／1l机械制造46卷第531期机进行解码，由于采用了新的元件，成本也有了很大的32的Bitrate，基站读取数据流的时序如图2所示。提高，在本设计中，参考u2270B的原理采用分立元件电路进行信号的处理。由天线得到的信号必须通过解调电路滤掉其中的载波，由于信号采取的是振幅调制方式，解调电路采用

7、二极管包络检波器电路，解调后的波形还要进行滤波，在本设计中，分别采用Rc滤波电路对信号进行高通和低通滤波。滤波后的信号仍旧是模拟信号，须经过比较器将其转化为数字信号进行处理，充分采用PSOc的特点，在Ps0c内部使用比较器用户模块，将输入的模拟信号与参考电压比较，得到可以处理的数字信号，然后通过软件对信号进行解码。电源监控电路主要是针对读卡器的供电方式来讲的，由于本产品的设计完全达到了低功耗的要求，所以，本产品采用干电池供电已完全可以满足需求，这就图2所示的是程序检测跳变的时间基准。图中阴影需要

8、一个电源监控电路对电源电压进行检测以确保读部分为跳变的不稳定区间，Valid区域是稳定区。程序卡器有合适的工作电压。检测电平跳变是在一个时间区间以内，如：半个周期的如果要构成一个网络系统，读卡器读取的数据还跳变理想状态应为128s，但实际检测区域为一要上传到Pc机进行更进一步的操作处理，所以需要，即凡是时间在-和之间的跳变信号均视为一个跟PC机的接口电路，考虑到数据处理量和处理半个周期的跳变信号；同样，在弛。一之间的跳变速度的要求，本设计采用简单的232串口电路，通过都可以视为一个周期的跳变；而