13.56MHz RFID阅读器的硬件设计与实现的详细资料说明

　　本文在目前RFID技术发展现状的基础上，选择上海复旦微电子公司的FM1725非接触式IC卡芯片和Mifare 标准的IC卡MF1 IC S50以研究13.56MHz射频识别系统，并重点论述了该阅读器硬件的设计与实现。经实践证明，该阅读器工作稳定。该设计与实现对 13.56MHz RFID 阅读器的研制具有典型意义。

　　RFID 的中文全称为射频识别（Radio Frequency Identification），这种技术最早应用于第二次世界大战时期区分盟军和德军飞机的识别系统，由于当时技术和成本的原因，该技术并没有得到广泛应用。二十世纪九十年代以来，随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的迅速发展，RFID 技术进入了商业化应用阶段。如今的 RFID 具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与互联网、通讯技术相结合可应用于物流、制造、公共信息服务等多个行业，其已经涉及到人类生活的各个领域，并成为未来信息社会建设的一项基础技术。根据预测，RFID 标签技术将在未来 2～5 年逐渐开始大规模应用，到 2008 年 RFID 标签仅在全球供应链领域的市场需求将达到40亿美元。

　　1 RFID 系统的基本组成

　　最基本的 RFID 系统主要由阅读器（Reader）、应答器（Transponder）和RFID应用支撑软件组成，RFID系统的结构图如图一所示。

　　阅读器的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答信号，对标签的对象标识信息进行解码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。阅读器一般含有射频模块、控制单元以及与应答器连接的耦合元件。此外，阅读器还有附加的接口，如RS232、 RS485 等，用以将所获得的数据传输给另外的系统。

　　应答器是阅读器操作的对象，也可以称为射频标签或射频卡片，其为产品信息或数据的载体，由芯片与天线组成。 RFID 标签依据发送射频信号的方式不同，分为主动式和被动式两种。主动式标签主动向读写器发送射频信号，通常由内置电池供电，又称为有源标签; 被动式标签不带电池，又称为无源标签，其发射电波及内部处理器运行所需的能量均来自阅读器产生的电磁波。主动式标签通常具有更远的通信距离，其价格相对较高，主要应用于贵重物品远距离检测等应用领域。被动式标签具有价格便宜的优势，但其工作距离、存储容量等会受到能量来源的限制。

　　RFID应用支撑软件除了标签和阅读器上运行的软件外，介于阅读器与企业应用之间的中间件也是一个重要组成部分。

　　本文所研究的RFID系统为13.56MHz近耦合射频识别系统。阅读器射频模块采用复旦微电子公司的FM1725非接触式 IC卡芯片，可以完成数据调制、解调的功能，并对射频调制信号进行整流和发射。阅读器的控制单元采用ATMEL公司生产的高性能CMOS 8位单片机AT89S52，其主要负责运行读写卡片的程序，提供FM1725芯片的控制信号，通过RS232接口完成与上位机或网络的数据通信。射频卡片采用无源的 Mifare 标准 IC卡 MF1 IC S50，卡片内有 8K位 EEPROM，它是数据的存储载体，通过阅读器的天线对其进行数据的读写操作。

　　阅读器硬件系统总体结构如图二所示。阅读器硬件系统主要由四部分构成： 接口电路、控制单元、射频模块、天线。上位机通过接口电路与阅读器的控制单元连接，向控制单元发送读/写卡等命令，接收来自控制模块的数据与操作报告。控制单元与射频模块相连，在控制单元上运行的主程序根据具体情况控制射频模块操作。射频模块对数据进行调制后通过天线发送至应答器，并对从天线上接收的应答器返回信号进行解调。