基于RFID技術的簽到系統設計

陳蓉 李龍 成都理工大學信息科學與技術學院

基于RFID技術的簽到系統設計

陳蓉 李龍 成都理工大學信息科學與技術學院

本系統采用意法半導體公司的互聯性32位ARM微控制器，以讀寫器芯片（MFRC522）為核心的控制電路對13.56MHz射頻卡進行數據采集并顯示，將數據存放在SD卡，兼有通過USB從外部存儲器導入/導出數據，以太網發送數據至服務器端等功能。系統具有IAP（In Application Program）升級功能，無需復雜操作即可完成系統升級。

RFID ARM 以太網 IAP升級 便攜

1 引言

利用RFID技術的簽到系統已廣泛應用于日常生活與工作中，在許多場所對指定人員身份信息進行采集是十分有必要的。RFID技術在教學領域也有著廣泛的應用，引入這項技術可提高教學工作效率。

2 設計方案

2.1 系統結構總述

本系統是針對大學校園一卡通所設計的一款射頻卡信息讀取并進行相應處理的簽到系統。

圖2-1 系統結構圖

2.2 系統各單元功能介紹

系統采用MPU（Microprocessor Unit）為核心進行數據分析和處理，輔以外圍電路和軟件系統構成整個簽到系統。以MPU為核心的系統結構編程簡單，集成度高，功能豐富等特點，在控制領域有著廣泛的應用。其各功能單元簡介如下：

①主控制器：主控制器采用ARM Cortex-M3架構，這類處理器擁有32位內核，采用哈弗結構，支持多硬件中斷處理，能滿足諸多工控領域的復雜要求。本系統中需要進行射頻信號處理、文件數據處理、網絡數據處理等多項復雜操作，用此類控制器能滿足要求。

②射頻控制：RFID按其工作載波頻率可分為：低頻（125KHz）、高頻（13．56MHz）、超高頻（433MHz,915MHz）和微波（2．45GHz，5．8GHz）。如公交卡，二代身份證，學生卡等均采用13．36MHz頻率，所以在本系統中用13．56MHz為工作頻率的射頻讀寫芯片。射頻卡是無源卡，本身不具有供電功能，需要借助射頻讀寫電路來進行供電和數據修改，因此，射頻讀寫電路是進行射頻卡數據采集的關鍵電路。

③文件系統：文件系統作為軟件部分，文件的導入、導出，系統數據存儲，升級工作都需要文件系統的支持，其負責與各物理接口（USB,SD卡）的連接，管理數據的存取。

④以太網控制：在互聯網時代，網絡數據處理是必不可少的，因此，系統加入以太網功能，通過網絡將數據發送至服務器，從而進行數據的再處理。

3 硬件設計

系統的控制器是STM32F107VCT6，是一款32位的微控制器，JTAG、復位電路、振蕩電路是STM32F107VCT6系統的基本電路。LCD采用12864點陣顯示器，采用SPI接口方式與SD卡連接，UART接口方式與RC522連接，USB為2．0全速，STM32F107VCT6與以太網PHY芯片DP83848采用17線的MII連接方式。

圖3-1 系統硬件結構

4 軟件設計

系統有兩部分軟件：IAP固件和APP應用軟件。系統上電之后，先執行IAP固件，它固化在Flash中完成系統引導和軟件升級。IAP程序先檢測升級按鍵是否按下，如果按下，初始化USB主機并從U盤讀取指定的升級文件，升級成功，系統自動重啟。如沒有檢測到升級按鍵按下，則執行APP程序。APP程序是應用軟件的主體，它完成系統的所有功能。進入APP程序后，等待用戶選擇導入，導出，選課等命令，然后執行相應的功能。

5 系統調試

射頻調試系統采用的是Philips的MFRC522讀卡模塊，由于射頻電路的天線部分尺寸，寬度等參數都已設計好了，調試中主要進行UART接口、密鑰驗證和扇區讀取等工作。調試中也采用了專業的射頻卡讀寫器進行輔助測試，主要測試射頻卡的密鑰驗證和扇區讀寫。

6 總結

學習基于STM32的射頻識別技術，包括射頻識別、STM32系列微控制器、以太網及網絡知識、文件系統和USB協議等，設計本系統讓我學習思考問題，提高解決問題的能力。

[1]曾興雯.高頻電路原理與分析[M].第三版.西安：西安電子科技大學出版社，2001

[2]董詩白.模擬電子技術基礎[M].第三版.北京：高等教育出版社，2001