基于STM32的RFID標簽設計

劉勛+石豐華

摘 要：本文主要研究RFID電子標簽識別系統結構、讀寫方法及工作原理，待解決的主要是基于stm32的電路設計，整體分七個部分：電源模塊的設計、LCD顯示模塊電路、NAND FLASH模塊的電路設計、串口模塊電路設計、RF RC522模塊電路設計、以太網模塊和stm32單片機的電路設計。

關鍵詞：單片機；電路設計；射頻識別

一、射頻識別研究背景

射頻識別技術的發展有著豐富和完善的理論。多個電子標簽識讀、遠距離識別的無源的電子標簽、電子標簽的單芯片應用、移動速度快的物體相應的射頻識別等大批產品正在逐漸地走向市場。射頻識別技術具有相當多的特點：實時、快速地采集與正確地處理信息，在生產業的管理系統、自動販賣機收費、食堂系統、圖書管理系統中有大量的應用。

（一）低頻（125KHz～134KHz）。RFID技術首先得到大范圍應用和推廣的是在低頻。特性：排除金屬材料對它有一些影響之外，讀取距離固定的前提下，一般的低頻產品幾乎可以穿過多數材料的物品。主要應用：生產業的管理系統，販賣機自動收費和食堂管理系統等。

（二）高頻（f=13.56MHz）。特點是：通過負載調制感應器的工作，不需要線圈。主要應用：圖書管理方面的應用，衣物生產線和超市條碼的掃取以及農牧系統的管理和應用等。

二、總體設計及原理

（一）設計思路。電子標簽、讀寫器、數據交換與管理系統三大部分組成了檢測系統。經信息解讀器讀取后，再解碼，進行更多的數據處理會在中央信息系統中。讀寫器相當于一個中介，它同時與標簽和數據管理器進行交流，把一些重要的、必需的信息共享，從而他們就能容易地在同一時間及時收到信息，這樣就使這個系統能夠正常可靠地工作。

（二）系統硬件總體設計。射頻標簽檢測系統的硬件部分主要包括：電源模塊、LCD顯示、串口調試、NANDFLASH模塊、Rf射頻實現、以太網模塊以及與STM32的聯調，七個部分設計非常關鍵。模塊連接關系如圖1。

1、電源模塊：提供系統以5V轉3.3V的電壓。2、LCD模塊：液晶顯示器擔任操作界面的顯示和數據采集的結果，即識別不同卡片時不同的ID值，區分不同的卡片。3、串口模塊：串口設計兩個。LCD和其中一個相連，這樣能正確顯示串口發來的數據。另一個通過電腦操作系統。4、RF芯片模塊：識別和掃描標簽卡。

（三）射頻識別系統原理。兩種情況：電感耦合和電磁耦合。差別在于：后者將射頻信號通過電磁波的方式發送出去，然后在讀卡器的線圈周圍將它控制，通過閉合的線圈組成的磁場，可以避免電磁能量的損耗，不會向空間或周圍輻射。

射頻識別系統的三部分：1、讀寫器。一臺讀寫器基本器件包括：高頻接收單元的控制單元、射頻信號的發射單元器，滿足兩項后，才能將獲得的數據之類的信息傳輸給其它系統，深層次處理或存儲時也會更方便。2、天線。磁通量作用：提供能量給無源標簽，它由射頻系統中的天線提供，滿足功能要求，在讀卡器和標簽中傳遞信息。

三、功能模塊及軟件的實現

（一）電源模塊

LM2576芯片作為電源模塊的理由：1、多電壓供電，如：2 V、5 V、3.3V、15V等；2、輸出電壓范圍在線性和負載條件下1.23～37v（HV型號為47V）最大±4%；3、保證3.0A輸出電流；在效率方面，LM2576替代三段性穩壓器，是理想的最好的器件。輸出開關起到逐周限流的作用，保證熱關斷功能發揮作用在故障狀態下。

REG1117-3.3的設計屬于一般穩壓管，IN5819快速恢復二管作用：起到保護電路的作用，LM2576提供5V電壓，這樣，通電時LED指示燈就會亮。

（二）RF射頻模塊

射頻模塊采用RC522。讀寫器：支持ISO 144433A/MIFARE。內部發送器：驅動讀寫器天線和ISO 144433A/MIFARE卡以及應答機的通信。接收器：存在有解調和譯碼電路，來處理兼容ISO 14433A/MIFARE卡的應答機的型號。特點：1、能迅速解調和譯碼響應，使模擬電路高度集成。2、支持ISO 14443A/MIFARE。3、讀寫模式中與ISO14433A/MIFARE的通信距離長達50mm。

四、系統調試及分析

（一）結果分析

電源模塊可以給系統分別提供3.3v和5v的電壓。

串口模塊是實現和計算機信息交流的橋梁。將得到的射頻信號的數據經過串口傳送到電腦，電腦通過借助超級終端等工具，實時顯示結果。

LCD模塊：顯示操作界面和采集的數據結果。

RF射頻模塊在于RF和NAND flash共用總線，調試程序使兩個模塊能分開正常使用，從而實現射頻識別的作用。

編程后用飯卡或其它不同的卡，可以實現獲取不同的ID。

五、結論

本文設計的電子標簽射頻檢測系統運用的是STM32，有功耗低、功能強大等特點。在這個電子標簽射頻檢測系統的設計中需LCD模塊，電源模塊，串口模塊，RF射頻模塊，NANDFLASH模塊與以太網模塊，通過STM32可以實現。