基于TRF7960的多協(xié)議讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)

RFID射頻識(shí)別技術(shù)介紹

    無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)作為一種先進(jìn)的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到物流倉(cāng)儲(chǔ)、小額支付、會(huì)員管理、生產(chǎn)制造、公共安全等各個(gè)領(lǐng)域，并帶動(dòng)了讀寫(xiě)器和各類(lèi)應(yīng)用產(chǎn)品及系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。目前，在我國(guó)應(yīng)用于13．56MHz的無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域主要有2個(gè)ISO標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是IS014443，另一個(gè)是ISO15693。ISO14443定義了TYPEA、TYPEB兩種類(lèi)型協(xié)議，通信速率為106kb／s，它們的區(qū)別主要在于載波的調(diào)制深度及位的編碼方式。ISO15693讀寫(xiě)距離較遠(yuǎn)，而ISO14443讀寫(xiě)距離稍近，但后者應(yīng)用較廣泛。這三種協(xié)議的卡在各個(gè)領(lǐng)域都有著比較廣泛的應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的13．56MHz的射頻讀卡器，一般僅支持一種協(xié)議，且功能較為單一。

TRF7960芯片介紹

    TRF7960系列是TI推出的載波為13.56MHz、支持ISO15693、ISO14443A/B和FeliCa協(xié)議的射頻接口芯片。許多人更關(guān)心它能不能讀寫(xiě)MF1卡片，就我的理解及實(shí)際驗(yàn)證，由于MF1在卡選擇之前的操作是遵守ISO14443A協(xié)議的，之后的卡驗(yàn)證和卡數(shù)據(jù)讀寫(xiě)都是NXP自己的保密協(xié)議，所以TRF7960可以對(duì)MF1卡執(zhí)行到卡選擇操作，或者通俗的說(shuō)可以讀MF1的卡片序列號(hào)，但不能對(duì)MF1卡讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，除非開(kāi)發(fā)者自己知道NXP的加密協(xié)議并自己編寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)該協(xié)議。

TRF7960芯片開(kāi)發(fā)說(shuō)明  

在TI官方公開(kāi)的TRF7960說(shuō)明書(shū)中，有詳細(xì)的參考電路及基于MSP430單片機(jī)的參考代碼，參考這些資料做自己的開(kāi)發(fā)板或者產(chǎn)品板基本上難度不大。MCU可以使用并口或SPI串口操作TRF7960，并口相對(duì)簡(jiǎn)單一些，SPI通信則有一些問(wèn)題需要特別注意。

    首先，TI給出的SPI參考代碼使用的是MSP430的內(nèi)置SPI接口，我們實(shí)際開(kāi)發(fā)中因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部資源或引腳分配限制往往需要軟件模擬SPI通訊。TRF7960的SPI協(xié)議規(guī)定:

不通訊的時(shí)候，片選NSS保持高電平，時(shí)鐘CLOCK保持低電平，通訊的時(shí)候NSS保持低電平。

主機(jī)向TRF7960寫(xiě)一位數(shù)據(jù)時(shí)，在CLOCK為低電平期間根據(jù)數(shù)據(jù)的值設(shè)置MOSI數(shù)據(jù)線，然后CLOCK上升沿通知TRF7960可以接收數(shù)據(jù)，CLOCK下降沿后繼續(xù)準(zhǔn)備下一位要發(fā)送的數(shù)據(jù)，代碼如下：

      for(j=8;j>0;j--)

      {

       if(((*pbuf)&0x80)==0x80)TRF796X_MOSI_HIGH;

       else           TRF796X_MOSI_LOW;

        TRF796X_SCK_HIGH;

        (*pbuf) <<= 1;

        TRF796X_SCK_LOW;

      }

主機(jī)從TRF7960讀一位數(shù)據(jù)時(shí)，在CLOCK為高電平期間TRF7960根據(jù)數(shù)據(jù)的值設(shè)置MISO數(shù)據(jù)線，然后CLOCK下降沿通知MCU可以接收數(shù)據(jù)，CLOCK上升沿后繼續(xù)準(zhǔn)備下一位要發(fā)送的數(shù)據(jù)，代碼如下：

      for(j=8;j>0;j--)

      {

         TRF796X_SCK_HIGH;

         _NOP();_NOP();

         TRF796X_SCK_LOW;

         (*pbuf) <<= 1;

         if(TRF796X_MISO_LOW)(*pbuf)+=1;  

       }

    其次，MCU可以使用Direct Command直接向TRF7960發(fā)送一字節(jié)的命令碼，執(zhí)行復(fù)位、進(jìn)入省電模式、向卡片發(fā)送數(shù)據(jù)、調(diào)整接收電路增益等功能。Direct Command的SPI時(shí)序有一個(gè)特殊的要求，在發(fā)送完一字節(jié)的命令后，在SS拉高之前，CLOCK要多出一個(gè)上升沿，代碼如下：

    SLAVE_SELECT_LOW;       

    for(j=8;j>0;j--)

    {

     if(((*pbuf)&0x80)==0x80)TRF796X_MOSI_HIGH;

     else                    TRF796X_MOSI_LOW;

        TRF796X_SCK_HIGH;

        (*pbuf) <<= 1;

        TRF796X_SCK_LOW;

    }

    _NOP(); _NOP();

    TRF796X_SCK_HIGH;

    _NOP(); _NOP();

    SLAVE_SELECT_HIGH;       

    _NOP(); _NOP();

    TRF796X_SCK_LOW;

    最后，TRF7960向磁場(chǎng)中的卡片發(fā)送數(shù)據(jù)后，等待卡片回應(yīng)，是否收到卡片回送的數(shù)據(jù)及是否反應(yīng)超時(shí)等命令的執(zhí)行情況都是通過(guò)中斷機(jī)制來(lái)表示的。在NXP的射頻芯片中，可以不使用芯片的中斷引腳IRQ而是直接查詢(xún)射頻芯片的中斷標(biāo)志寄存器來(lái)獲得各種事件發(fā)生的情況，但在TRF7960中不能使用這種方式，因?yàn)樽x一次TRF7960的中斷標(biāo)志寄存器將會(huì)把寄存器中的中斷標(biāo)志清除，所以電路中通常要使用IRQ引腳，可以用IRQ引腳使能MCU中斷或直接查詢(xún)IRQ引腳，從而得知TRF7960內(nèi)部發(fā)生了中斷事件，進(jìn)而用SPI讀取其中斷標(biāo)志寄存器獲取詳細(xì)的中斷事件產(chǎn)生情況。