stm32_12:RFID-RC522项目

1.RFID的概念

射频识别,即RFID是 Radio Frequency Identification的缩写,又称为无线射频识别,是一种通信技术,也通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

一套完整RFID硬件统由Reader与 Transponder两部分组成,其动作原理为由Reader发射一特定频率之无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部之ID Code送出,此时Reader便接收此ID Code 。 Transponder的特殊在与免用电池,免接触,免刷卡不怕脏污,且晶片密码为世界唯一无法复制,安全性高,长寿命。

2.RFID的工作原理

射频识别系统的基本模型如图所示,其中,电子标签又称为射频标签,应答器,数据载体;阅读器又称为读出装置,扫描器,通讯器,读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器直接通过耦合原件实现射频信号的空间(无接触)耦合,在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递,数据的交换。

3.RFID中间件的概念

为解决分布异构问题,人们提出了中间件(middleware)的概念,中间件是位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务,这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台,它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。

RFID中间件的特定:

  • 独立于架构(Insulation Infrastructure)RFID中间件独立并介于RFID读写器与后端应用程序之间,并且能够 与多个RFID读写器以及多个后端应用程序连接,以减轻架构与维护的复杂性。
  • 数据量(Data Flow)RFID的主要目的在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象,因此数据处理是RFID最 重要的功能。RFID中间件具有数据的搜集,过滤,整合与传递等特性,以便将正确的对象信息传到企业后端 的应用系统。
  • 处理流(Process Flow)RFID中间件采用程序逻辑及存储再转送(Store ---and---Forward)的功能来提供顺序的消息流,具有数据流设计与管理的能力。

4.了解RFID中间件

RFID中间件的意义: RFID中间件是一种面向消息的中间件,信息(Information)是以消息(Message)的形式,从一个程序传送到另 一个或多个程序。信息可以以异步(Asynchronous)的方式传送,所以传送者不必等待回应。面向消息的中间件包含的功能不仅是传递(Passing)信息,还必须包括解译数据,安全性,数据广播,错误回复,定位网络资源, 找出符合成本的路径,消息与要求的优先次序以及延申的除错。

5.RFID频率划分

目前定义的RFID产品的工作频率有低频,高频和超高频(甚高频),微波等频率范围。不同频段的RFID产品有不同的特性,具体的划分方法如下图:

从上图可以看到:

  1. 125KHZ ~ 134KHZ属于低频;
  2. 13.56MHZ为高频;
  3. 862MHZ ~ 915MHZ为超高频(甚高频);
  4. 2.4GHZ ~ 5.0GHZ 为微波;

6.RFID标签

1.电子标签的概念

电子标签又称为射频标签,应答器,数据载体;是一种存储数据识别资料的装置,可以透过无线电波与读写器之间互相传递资讯,用来回应识别资料给读写器。无须人工干预,RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签,操作快捷方便。

2.RFID电子标签的分类

  1. 有源、无源、半有源半无源标签等种类;有源标签即该标签需要额外供电;无源标签的能量是由耦合电路传递的,不需要额外的电源。
  2. 依据频率的不同可以分为低频,高频,超高频和微波电子标签。
  3. 依据封装形式的不同可分为信用卡,线形,纸状,玻璃管,圆形以及特殊用途的异性标签等。

3.RFID标签的原理

射频识别标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的 产品信息(Passive Tag,无源或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。

4.RFID标签的组成

  1. RFID晶片(包含逻辑控制单元、记忆体和收发器,进行解码、解密和错误检查等运算功能)
  2. 天线(用于接收读取器发送的射频资料或传送出本身的识别资料)
  3. 电力来源(主动式:由标签内部所附电源所提供;被动式:由读写器送出的无线电波提供)以下是电子标 签内部结构:芯片 + 天线与RFID系统组成示意图。

7.RC522概述

RC522是应用于13.26MHZ非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一元。是NXP公司针对"三表"应用推 出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片,是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。 读写器,支持IOS 14443A / MIFARE。MFRC522 的内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO 14443A/MIFARE卡和应答机的通信,无需其他的电路。

  1. 可实现各种不同主机接口的功能
  2. SPI接口,串行UART(类似RS232,电压电平取决于提供的管教电压)
  3. IIC接口
  4. 64字节的发送和接收FIFO缓冲区
  5. 灵活的中断模式
  6. 可编程定时器
  7. 内部振荡器,连接27.12MHZ的晶振
  • 非接触式UART 用来处理与主机通信时的协议要求。
  • FIFO 缓冲区快速而方便地实现 了主机和非接触式UART之间的数据传输。

从图中可以看出,主机与芯片的通信最终要通过FIFO来传递到其他地方

RC522功能

SPI接口,支持串行外围接口(兼容SPI)来使能到主机的高速通信。SPI接口可处理高达10Mbit/s的数据速率。在与主机微控制器通信时,MFRC522用作从机。

在SPI通信中MFRC522模块用作从机。SPI时钟SCK由主机产生。数据通过MOSI线从主机传输到从机,数据通 过MISO线从MFRC522发回到主机。

MOSI和MISO传输每个字节时都是高位在前,MOSI上的数据在时钟的上升沿保持不变,在时钟的下降沿改变。MISO也与之类似,在时钟的下降沿,MISO上的数据由MFRC522来提供。 在时钟的上升沿数据保持不变。

SPI地址

地址字节按下面的格式传输,第一个字节的MSB位设置使用的模式。MSB位为1时从MFRC522读出数据;MSB位为 0时将数据写入MFRC522。第一个字节为定义地址,最后一位应当设置为0。

FIFO缓冲区

FIFO缓冲区的输入和输出数据总线连接到FIFODataReg寄存器。通过写FIFODataReg寄存器来将一个字节的数据存入FIFO缓冲区,之后内部FIFO缓冲区写指针加1。 除了读写FIFO缓冲区外,FIFO缓冲区指针还可通过置位寄存器FIFOLevelReg的FlushBuffer位来复位。从而,FIFOLevel位被清零,寄存器ErrorReg的BufferOvfl位被清零,实际存储的字节不能再访问。 已经存放在FIFO缓冲区中的字节数;寄存器FIFOLevelReg的FIFOLevel 字段。

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