感知RF2-RFID实验手册.doc
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1、感知RF2-RFID实验手册 成都无线龙通讯科技有限公司目录0、实验准备10.1、硬件平台介绍10.1.1、HF RFID读卡器介绍10.1.2、UHF RFID阅读器及天线90.1.3、门禁控制器130.1.4、FET430仿真器130.2、软件平台搭建140.2.1、开发环境搭建140.2.2、驱动安装191、MSP430单片机基础实验211.1、IO口实验211.2、定时器实验221.3、串口实验231.4、BEEP实验251.5、WDT实验272、HF RFID基础实验302.1、读ISO15693标签UID号、读/写/锁定数据块命令302.2、ISO15693防冲撞协议原理实验452
2、.3、读/写ISO15693标签存储空间实验522.4、ISO14443标签读写实验663、UHF RFID读卡实验743.1、EPC Gen2读、写标签号实验743.2、EPC Gen2读、写标签用户数据块实验813.3、UHF标签综合应用实验874、LF RFID读卡实验935、门禁控制器实验1015.1、开门测试1025.2、卡片注册1025.3、刷卡测试1026、感知RFID综合实验部分:1036.1 串口读卡实验1036.1.1 实验目的1036.1.2实验设备1036.1.3 关键介绍1036.1.4 实验过程1036.2以太网读卡实验1156.2.1 实验目的1156.2.2 实
3、验设备1156.2.3 关键介绍1156.2.4 实验过程1161420、实验准备0.1、硬件平台介绍0.1.1、HF RFID读卡器介绍TI TRF7960是一款基于TI公司的TRF7960芯片的开发系统。TRF7960是TI(德州仪器)公司推出的高频(1356MHz)多标准射频识别(RFID)阅读器IC产品系列之一。TRF7960采用超小32-pin QFN的高级封装设计,支持ISOIEC 14443AB、ISOIEC 15693、ISOIEC 18000-3以及TI公司的非接触支付商务与Tag-It应答器产品系列。采用TRF7960的读卡器为微控制器提供了内部时钟,只需1个1356 MH
4、z的晶振就能工作,而不需要2个标准晶体,从而有助于降低终端读卡器产品的总物料单成本。由于组件很少,读卡器IC耗电、占用的空间也很少,因此可以解决敏感度和噪声衰减问题。其他集成功能还包括故障检查、数据格式化、成帧以及适合多读卡器环境的防碰撞支持等。硬件资源特性l MSP430F2370特性:低工作电压范围:1.8 V 3.6 V超低功耗 活动模式:270A at 1 MHz, 2.2V 待机模式:0.7A 关闭 (RAM Retention): 0.1A超快1s内从待机模式唤醒16-Bit RISC 指令体系, 65ns指令周期基本时钟模块结构 内部频率高达16MHz并且有4种校准频率误差+1%
5、 内部非常低功耗的LF振荡器16-Bit Timer_A Timer_B (带3捕获/比较寄存器)10-Bit, 200ksps A/D 转换器通用串行通讯接口l TRF7960特性:硬件协议处理功能减少外部MCU负担使用AM和PM双接收输入通道,减少通信死区提供AM和PM接收通道的接收信号强度检测(RSSI)功能高集成度减少外围器件和电路板空间: 13.56Mhz外部晶振 可选择时钟输出RF,RF/2,RF/4 集成20mA高PSRR LDO对外部MCU供电宽操作电压范围2.7V5.5V超低功耗电源管理模式8位并行接口或4线SPI通信接口带有12字节FIFO可以主动检查进入读取范围内的射频卡
6、片 超小体积32引脚QFN封装(5mm x 5mm)其他参数:提供解决方案类别型号封装品牌单片机MSP430F237040-QFNTIRFID系统TRF796032-QFNTIUSB转串口CP210228-QFNsilicon labsl 电源接口USB口供电或IDC座供电接口说明TI TRF7960开发板有一个跳线电阻R20,R21(USB SEL),这个跳线的功能是当用户接上这两个电阻可以通过USB接口与上位机通信,如果不接只有通过IDC接口与网管通信。USB接口LED指示灯TRF7960芯片PCB天线USB芯片IDC接口蜂鸣器MSP430F2370芯片USB SELJTAG电源电路及US
7、B转串口电路电源主要通过USB供电或者IDC插座,当通过USB与上位机通信时选择USB供电,当读头与网管通信时选择IDC插座供电。USB转串口采用的是CP2102芯片将USB接口转换为TTL电平的串口MSP430F2370控制模块通信,通过上位机软件可以显示卡片信息,同时通过上位机软件发命令给读头,如下图所示。图:IDC插座图:USB转串口MSP430控制单元介绍MSP430控制单元采用TI公司的MSP430F2370芯片,主要通过并口与读头的射频芯片TRF7960通信,在IRQ状态为置位时读取信息,如图所示。图:MSP430F2370控制单元TRF7960 射频控制单元介绍TRF7960采用
8、硬件协议处理功能减少外部MCU负担,采用两个接收通道,减少通信死区,一个是主接收,一个是副接收,并能提供接收通道的信号强度(RSSI),可以主动检查进入读取范围内的射频卡片,具体连接关系如图所示。图:TRF7960射频控制单元射频前端匹配射频前端有一个输出通道,两个输入通道,前端天线输出阻抗匹配到50欧姆以便功率到最佳,用户可通过调节前端的电容,电阻达到理想匹配,具体电路如图所示。图:射频前端匹配电路蜂鸣器电路图:蜂鸣器电路LED指示电路红色电源指示灯,绿色ISO14443A卡的指示灯,黄色ISO15693卡的指示灯如图所示:图:LED指示灯电路JTAG口电路 JTAG口是2*6PIN的12脚
9、接口,主要有TDI,TDO,TMS,TCK,GND,RST六种信号,连接方式如下: 图:JTAG口电路IDC插座电路通个IDC插座可以连接到网关上,之间通过串口通信,具体引脚定义如下:图:IDC插座电路0.1.2、UHF RFID阅读器及天线EPC 全称是 Electronic Product Code,中文译作产品电子代码,是基于 RFID 与Internet 一项物流信息管理新技术。epc gen2 是现在已经通过了 RFID 标签制造的第二代UHF 标准(Gen2) 。EPC 是条码技术的延伸与拓展,可以极大地提高物流效率、降低物流成本,是物品追踪、供应链管理、物流现代化的关键。 EPC
10、 全球标准的基本思路是给每一个需要标示的实体对象分配一个全球唯一的代码,同时通过国际互联网的支撑来实现对该实体信息的实时查询和修改, 从而构建一个全球物品信息实时共享的实体互联网(简称物联网)。 EPC 符合市场需求,具有广阔的应用前景,它的出现引起了全球各国的普遍关注。目前,世界上许多系统服务商如微软、IBM,零售商如沃尔玛、麦德龙等,以及标准化机构如 GS1、EPC global 及其在各国的成员组织,在 EPC 方面投入了巨大的资金和力量。近年来,在种种力量的推动下,EPC 已经走出实验室,在许多行业中应用于标识托盘、包装箱。随着技术的发展和研究的不断深入, 众多企业关注的重点也逐渐转向
11、单品级应用和标准化硬软件, EPC 在全球得到更广泛应用将指日可待。EPC 读卡器硬件特点AS3991是奥地利微电子公司2009年推出的单片射频收发器芯片,工作于915MHz频段,同时支持ISO18000-6C(EPC Gen2)以及ISO18000-6A、B通信协议。工作电 压是6.3伏,采用64引脚QFN封装(9mm9mm)。 AS3991是一款高集成度的射频 芯片。在发射电路端,集成了功率放大器(PA)、锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)、 频率合成器、调制器等模块;在接收电路端,集成了低噪声放大器(LNA)、混频 器(Mixer)、中频放大器、解调器等模块。同时还集成了电源电压管理
12、、协议控 制等工作模块,从而使芯片外围电路大大简化。 支持多通信协议; 高集成度,外围电路简单; 低工作电流; 输出功率可达20dBm; 可选择时钟输出提供给MCU; 支持和MCU之间的8位并行或者4线串行通信; 采用ASK或者PRASK信号调制; 可选择接收增益控制; 支持三种工作模式间切换,大大降低功耗。AS3991硬件原理图AS3991硬件电路图硬件资源介绍见下图:读卡器技术规范Frequency902-928 MHz (FCC part 15)ModulationMethodASKOutput PowerProgrammable in 10 levels (1dB step)from
13、20dBm to 30dBm (from 100mW to 1W)AntennaConnectors4 SMA JACKFrequencyTolerance10 ppm over the entire temperature rangeNumber ofChannels50 hopping channels (compliant to FCC part 15.247),All subsets of FCC band are supportedStandardcomplianceEPC C1 G2/ISO 18000-6C Other by FW upgradeSerial PortData r
14、ate: 115 kbit/sDatabits: 8topbits: 1Parity: noneFlow control: noneUSB Device PortUSB 2.0 Full Speed device portDimensions(W)84 x (L)130 x (H)100 mmSupply VoltageRange9VCurrent drain(Max)2AOperatingTemperature-10 C to +55 CUHF 天线配备的 UHF 天线增益为 8 DBi ,可以满足实验室教学和课程实验。图:UHF 天线0.1.3、门禁控制器主控芯片采用STM32;配置以太网
15、接口,可以直接通过以太网访问控制器;可以与UHF RFID读卡器通过插针直接对连配合使用;输出1路门禁控制信号。0.1.4、FET430仿真器对MSP430FLASH全系列单片机进行编程和在线仿真;完全兼容德州仪器原厂MSP-FET430UIF开发工具;采用德州仪器标准的14 PIN标准连接器;USB口取电,不需要外接电源,并能给目标板或用户板提供3.3V(100mA),带过流保护功能。0.2、软件平台搭建0.2.1、开发环境搭建1. IAR安装安装文件路径:感知RF2实验光盘2013RFID技术实验工具软件IAR按软件提示到以下页面 点击Next安装中 点击Next 点击Next 填入Lic
16、ense 点击Next填入相应Licence Key 点击Next 选择Complete 点击Next点击Change选择安装位置,点击Next 点击Next点击Install 安装中.点击Finish 安装完成 打开后的界面在General Options Target选项中设置Device 选择MSP430F2370|Debugger-Setup选项Driver选择FET DebuggerFET Debugger-Setup选项中Connection 选择Texas Instrument USB-IF设置完成后,编译代码下载程序到目标板上,选择工具条中编译下载0.2.2、驱动安装安装ft2
17、32驱动。将实验箱中的串口网关底板用D口的USB线连接到电脑,如果是第一次接入(电脑没有安装驱动)时,系统会自动跳出安装驱动提示,只要按照提示指定安装驱动路径(感知RF2实验光盘2013RFID技术实验工具软件USB串口驱动ft232usbdriver2.0)即可自动安装:然后直接点击下一步即可顺利完成安装。安装CP2102驱动。运行目录:“感知RF2实验光盘2013RFID技术实验工具软件USB串口驱动cp2102”中的安装文件。自动安装。安装完毕后,当使用到该串口驱动的时候,自动检测到硬件,可以选择自动安装。直到在设备管理中看到虚拟串口表示安装成功。也可以类似安装ft232驱动驱动一样指定
18、驱动文件路径进行安装。这里需要安装两次,第一次路径为:感知RF2实验光盘2013RFID技术实验工具软件USB串口驱动cp2102DriversCP210x USB to UART Bridge Controller。第二次路径为:感知RF2实验光盘2013RFID技术实验工具软件USB串口驱动cp2102DriversCP210x USB Composite Device。1、MSP430单片机基础实验1.1、IO口实验实验目的:学会MSP430单片机IO口的常规操作。实验原理开发板上的3个LED灯和IO口的对应关系如下:POWERP1.7 ISO14443AP1.6 ISO15693P1.
19、4根据原理图分析,只需要将对应IO输出为低电平即可使其对应三极管导通,达到点亮对应LED的目的。关键代码分析#include volatile unsigned int i; / volatile to prevent optimizationint main(void) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / Stop watchdog timer P1DIR |= 0x80; / Set P1.7 to output direction for (;) P1OUT = 0x80; / Toggle P1.7 using exclusive-OR i = 50000; / D
20、elay do (i-); while (i != 0); 对应工程详见:感知RF2实验光盘2013RFID技术实验1-MSP430单片机基础实验io实验结果POWER对应的LED灯闪烁。作业1、对其他连个灯进行对应操作;2、流水灯显示编程控制。1.2、定时器实验实验目的:学会MSP430单片机定时器常规配置及中断操作。实验原理采用定时器TA溢出中断对LED灯进行取反操作。关键代码分析#include int main(void) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / Stop WDT P1DIR |= 0x80; / P1.0 output TACCTL0 = CCIE;
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