引言

　　本文設(shè)計了一款有源RFID便攜式讀寫器,。本讀寫器工作在2.4GHz～2.5GHz的頻率范圍內(nèi),，其特點是讀寫距離遠、數(shù)據(jù)傳輸量大,、存儲能力強,，主要應(yīng)用于大型的貨物儲倉中，能快速準(zhǔn)確地對成千上萬的貨物進行清算,，或應(yīng)用于大型車庫中,，對繁忙的車輛出入進行快速有效地記錄與管理。

基于nRF2401的讀寫器設(shè)計

RFID系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

　　RFID系統(tǒng)主要包括射頻讀寫器和射頻識別標(biāo)簽(應(yīng)答器)兩部分,。射頻識別標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體,。通常，射頻識別標(biāo)簽由耦合元件和微電子器件構(gòu)成,，可分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽兩種類型,。讀寫器可以發(fā)送射頻信號到電子標(biāo)簽,，并接收電子標(biāo)簽返回的射頻信號，從而獲取標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息,。不論是讀寫器還是應(yīng)答器,，它們都有一個重要的構(gòu)成部分，即微型天線,。微型天線可使讀寫器和應(yīng)答器之間進行有效的信號和能量傳輸,。 如圖1所示，射頻應(yīng)答器和射頻讀寫器的組成均包括微型天線,、射頻信號收發(fā)器,、數(shù)據(jù)處理器和存儲器。除此之外,，讀寫器還包括存儲器的讀寫控制,、與計算機的通信、顯示器控制等,。

　　本讀寫器采用nRF2401作為射頻信號的收發(fā)器，W77E58作為總控制器,，并負責(zé)數(shù)據(jù)的處理,，選用非易失性的K9F5608作為存儲器。同時選用了時鐘芯片DS1302,、串行口顯示器FYD12864和RS-232驅(qū)動／接收器MAX233,。

系統(tǒng)框圖

本系統(tǒng)中各元件與單片機之間的連接如圖2所示。

　　本系統(tǒng)的主控芯片W77E58指令執(zhí)行速度快,、讀寫速度快,、功能龐大且設(shè)計方便。首先,，根據(jù)鍵盤鍵人的指令,，通過W77E58的控制，nRF2401向?qū)?yīng)編號的電子標(biāo)簽進行查詢,，再將查詢結(jié)果存入K9F5608中,，同時將DS1302即時產(chǎn)生的時刻信息，也就是查詢時刻信息存入K9F5608中,，由FYD12864顯示整個查詢過程,。系統(tǒng)可通過MAX233與計算機通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳與下載,。

nRF2401功能強大且使用簡便,，只需利用SPI接口的3條信號線：DATA、CLK1,、CS便可對其進行配置,。4種不同工作模式的控制也只需使用PWR_UP,、CE、CS三個引腳,。其工作模式為：收發(fā)模式,、配置模式、空閑模式和關(guān)斷模式,。 為了降低功耗,，系統(tǒng)平時處于空閑模式，通過W77E58外部中斷0來監(jiān)測鍵盤的中斷信號,，一旦檢測到有鍵盤鍵入,，W77E58便進入正常工作模式，并接收與判別來自鍵盤的指令數(shù)據(jù),，若判別出數(shù)據(jù)為電子標(biāo)簽搜索指令,，W77E58便通過輸出高電平到nRF2401的PWR_UP引腳激活nRF2401，通過設(shè)置CE與CS來選擇nRF2401的工作模式,。

　　W77E58通過其增強型全雙工串口SCON1的RXD1,、TXD1將數(shù)據(jù)傳輸給nRF2401。nRF2401對數(shù)據(jù)進行調(diào)制并向外發(fā)送后,，立即進入接收模式,，若在指定時間內(nèi)無響應(yīng)，則重復(fù)發(fā)送再轉(zhuǎn)入接收模式,，若指定發(fā)送次數(shù)內(nèi)仍無響應(yīng),，則判定搜索范圍內(nèi)無有效標(biāo)簽。DS1302提供搜索時刻信息,，它和搜索結(jié)果一起存入K9F5608,,，

　　若nRF2401接收到來自電子標(biāo)簽的應(yīng)答信號，便自動進行接收與檢測,，然后將數(shù)據(jù)解調(diào)后傳輸給W77E58,。同理，W77E58將數(shù)據(jù)和搜索時刻信息存儲到外存儲器中,。

　　另外,，通過W77E58的另一組串口SCON的RXD、TXD,，以及MAX233可進行本系統(tǒng)與計算機之間的數(shù)據(jù)通信,。

K9F5608提供了32MB的數(shù)據(jù)存儲空間，其存儲量大,、讀寫速度快,、性能穩(wěn)定。K9F5608有一組功能強大的復(fù)用8位I／O口，既可作為指令的輸入口使用,，也可作為數(shù)據(jù)和地址的輸入／輸出口使用,，因此，只需占用W77E58的一組8位I／O口,。K91F5608的使用非常方便,，其片上寫控制系統(tǒng)可使所有的編程和擦除功能自動完成。

系統(tǒng)工作流程

　　系統(tǒng)開啟后,，首先進行系統(tǒng)的初始化,，包括對W77E58各內(nèi)部資源的初始化，如：定時／計數(shù)器,、中斷系統(tǒng),、串行口、存儲器等,；以及nRF2401初始狀態(tài)的配置等,。然后，系統(tǒng)進入空閑模式,，等待鍵盤按鍵產(chǎn)生的外部中斷輸入信號,，由鍵盤的中斷信號激勵系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)；隨后將鍵盤鍵人的RFID編號作為請求信號發(fā)送出去,，并檢測是否有應(yīng)答信號,，同時將結(jié)果顯示在LCD顯示器上。系統(tǒng)可將接收到的數(shù)據(jù)和時間保存到K9F5608記錄存儲器中,，或通過串行口傳到PC。

結(jié)語

　　本文主要簡述了基于nRF2401射頻收發(fā)芯片的便攜式RFID讀寫器的設(shè)計,。系統(tǒng)具有體積小,、傳輸速度快、性能穩(wěn)定,、功耗低等特點,。