基于基于nRF9E5的有源超高频的有源超高频RFID系统设计系统设计(图图)
射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是一种利用无线射频通信实现的非接触式自动识别技术,
与目前广泛采用的条形码技术相比,RFID具有容量大、识别距离远、穿透能力强、抗污性强等特点。 RFID技
术已经发展得比较成熟并获得了大规模商用,但超高频RFID技术相对滞后。本文分析了射频芯片nRF9E5的功
能特性,并将其用于RFID系统中,设计了一套有源超高频(UHF)RFID系统。 射频芯片的选取 目前,发展较为
成熟的RFID系统主要是125kHz和13.56MHz系统,相应的RFID专用芯片也较多,主要有TI公司的S6700系
列,NXP公司的MIF
射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是一种利用无线射频通信实现的非接触式自动识别技术,与目前广泛采
用的条形码技术相比,RFID具有容量大、识别距离远、穿透能力强、抗污性强等特点。
RFID技术已经发展得比较成熟并获得了大规模商用,但超高频RFID技术相对滞后。本文分析了射频芯片nRF9E5的功能特
性,并将其用于RFID系统中,设计了一套有源超高频(UHF)RFID系统。
射频芯片的选取射频芯片的选取
目前,发展较为成熟的RFID系统主要是125kHz和13.56MHz系统,相应的RFID专用芯片也较多,主要有TI公司的S6700系
列,NXP公司的MIFARE系列等。然而,用于UHF RFID的专用芯片却很少,TI公司和NXP公司虽然宣称已经量产符合Gen2的
RFID芯片,但由于各种因素,还没能真正大量投入使用。再者,为了满足用户对远识别距离的要求,一般需使用有源UHF
RFID系统,而目前有源UHF RFID专用芯片更是难觅其踪。所以,需要寻找一款适合超高频RFID且易于开发的低成本射频芯
片,来设计有源UHF RFID系统。
随着集成电路产业的发展,8051内核已经被集成到各种片上系统(SoC)中,这些SoC具有更多的功能、更快的速度、更小的体
积和功耗,同时可以继续使用8051 MCU几十年来积累的各种应用软件资源,具有广阔的发展空间。许多国际知名公司,如
TI、ATMEL、Chipcon、Nordic等都推出了各种兼容8051内核的新一代短距离无线通信芯片,Chipcon在2006年初被TI公司所
收购。通过分析比较发现,Chipcon公司的CC1010和Nordic公司的nRF9E5都可用于UHF RFID系统,而nRF9E5体积更小、
成本更低,且具有一些独特的功能。
nRF9E5功能分析功能分析
● 结构组成结构组成
nRF9E5内嵌8051兼容微控制器、RF收发器和4通道10位A/D转换器,其功能结构如图1所示。
图图1 nRF9E5功能结构框图功能结构框图
nRF9E5的片内微控制器与标准8051兼容,指令时序与标准8051稍有区别。中断控制器支持5个扩展中断源:ADC中断、SPI
中断、唤醒中断和两个无线收发中断。此外,还扩展了两个数据指针,使得片外RAM存取数据更为方便。
nRF9E5内置收发器具有与单片射频收发器nRF905相同的功能,可通过片内MCU的并行口或SPI口与微控制器通信。收发器
由频率合成器、功率放大器、调制器和接收单元组成。输出功率、频道和其他射频参数可通过对特殊功能寄存器RADIO编程
进行控制。在发射模式(TX)下,工作电流仅为9mA(输出功率-10dBm),接收(RX)模式下的工作电流为12.5mA,掉电模式下的
工作电流仅为2.5μA。可见,nRF9E5的功耗很低,比较适宜应用到有源RFID系统中,以延长电池寿命。