在當(dāng)今的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)憑借其非接觸、高效率的特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。單頻RFID讀寫(xiě)器雖然在特定領(lǐng)域表現(xiàn)出色，但面對(duì)復(fù)雜多變的應(yīng)用場(chǎng)景，其局限性也愈發(fā)明顯。雙頻RFID讀寫(xiě)器應(yīng)運(yùn)而生，憑借其同時(shí)支持高頻(HF)和超高頻(UHF)兩種頻段的特點(diǎn)，正在逐漸成為市場(chǎng)的新寵。

RFID(Radio Frequency Identification Technology，無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù))由于具有高速移動(dòng)物體識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別和非接觸識(shí)別等特點(diǎn)，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用空間，被認(rèn)為是21 世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。射頻識(shí)別技術(shù)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但其技術(shù)本身也有局限性。對(duì)RFID 系統(tǒng)而言，低頻系統(tǒng)具有良好的對(duì)水、肉體等可導(dǎo)媒介的穿透力，而速度、距離、抗沖突性較差;而高頻系統(tǒng)則正好相反。如能結(jié)合各種頻率系統(tǒng)，用其所長(zhǎng)，則可以使RFID 適應(yīng)多種場(chǎng)合，拓展其應(yīng)用范圍。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)正是基于這一出發(fā)點(diǎn)，將低頻和高頻二種頻率的RFID 模塊組合在一起，構(gòu)成雙頻系統(tǒng)，使系統(tǒng)兼具低頻可穿透性和高頻良好的距離、速度、抗沖突性等方面的優(yōu)勢(shì)。鑒于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的射頻卡和讀寫(xiě)器實(shí)現(xiàn)方法，本文采用ARM 嵌入式系統(tǒng)作為微控制器，設(shè)計(jì)了能對(duì)低頻125KHz 和高頻13.56MHz 的二種頻率RFID 卡操作的讀寫(xiě)模塊，實(shí)現(xiàn)了的雙頻 RFID 讀寫(xiě)系統(tǒng)。

由于ARM 微處理器具有運(yùn)行速度快，接口功能豐富，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文采用三星公司的S3C44B0X，它是ARM7 系列的低功耗的32 位RISC 處理器，具有 ARM7TDMI內(nèi)核，有豐富的內(nèi)置部件，包括8K 字節(jié)Cache 和內(nèi)部SRAM，帶自動(dòng)握手聯(lián)絡(luò)的2 通道UART，定時(shí)器，通用 I/O 口，ADC 和I2C-BUS 控制器等。尤其是它的內(nèi)置液晶顯示器接口，可直接連接LCD 顯示器，無(wú)需專(zhuān)用LCD 顯示器接口芯片，可使成本降低，很適合在本系統(tǒng)中使用。

整個(gè)系統(tǒng)由ARM 嵌入式系統(tǒng)(包括S3C44B0X,SDRAM 存儲(chǔ)器和FLASH 存儲(chǔ)器)，低頻RFID 卡讀寫(xiě)模塊，高頻RFID 卡讀寫(xiě)模塊，USB 接口，LCD 顯示器以及蜂鳴器、狀態(tài)指示燈等組成。RFID 模塊是北京華閏得公司開(kāi)發(fā)的具有串行數(shù)據(jù)通信接口的模塊，低頻讀寫(xiě)模塊是 CR001，為工作于125kHz 的EM4001 卡;高頻模塊是CR013，為工作于13.56MHz的MF 卡。由于RFID 模塊具有TTL 電平的串行通信接口，這樣ARM 微處理器可直接通過(guò)片上的二個(gè)UART 接口與其連接，不需要電平轉(zhuǎn)換即可輕松實(shí)現(xiàn)與RFID 模塊的通信。嵌入式系統(tǒng)與 PC 機(jī)的連接則通過(guò)USB 接口實(shí)現(xiàn)。

因?yàn)榈皖l RFID 卡一般都是只讀卡，進(jìn)入讀卡器磁場(chǎng)范圍后，就自動(dòng)發(fā)出信號(hào)。ARM微處理器通過(guò)不斷檢測(cè)端口捕捉信號(hào)，一旦讀到卡，就讀取信息，并在LCD 上顯示。對(duì)于高頻卡，可根據(jù)需要進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?

LCD 顯示器采用320*240 點(diǎn)陣的STN 型彩色液晶模塊，可直接與S3C44B0X 連接，成本也較低。對(duì)LCD 的顯示控制直接使用 S3C44B0X 內(nèi)部的LCD 驅(qū)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)，它能自動(dòng)產(chǎn)生LCD 驅(qū)動(dòng)控制所需的信號(hào)。在這種接口方式下，LCD 顯示緩沖區(qū)映射在系統(tǒng)的存儲(chǔ)器空間上，程序只需將像素點(diǎn)內(nèi)容寫(xiě)入存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)地址就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)LCD 屏上像素點(diǎn)顏色的顯示刷新，控制十分方便。

鍵盤(pán)和狀態(tài)指示燈的操作控制采用 ZLG7290 實(shí)現(xiàn)。ZLG7290 是一款功能較強(qiáng)的按鍵處理和7 段數(shù)碼管顯示專(zhuān)業(yè)芯片，提供了I2C 串行接口和鍵盤(pán)中斷信號(hào)，可方便地與S3C44B0X連接。

在上位機(jī)(PC 機(jī))上，通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID 卡的讀寫(xiě)操作，并對(duì)RFID 卡進(jìn)行管理。由于PC 機(jī)功能強(qiáng)大，如再配上數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可以對(duì)大量用戶的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行存儲(chǔ)和查詢等處理，滿足多種應(yīng)用的需要。

?ARM的雙頻RFID讀寫(xiě)設(shè)計(jì)?是指結(jié)合低頻RFID模塊(如125kHz的EM4001卡)和高頻RFID模塊(如13.56MHz的MF卡)，通過(guò)ARM微處理器(如S3C44B0X)實(shí)現(xiàn)的一種雙頻RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)旨在結(jié)合低頻和高頻RFID模塊的優(yōu)勢(shì)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式

ARM雙頻RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)部分：

?ARM嵌入式系統(tǒng)?：采用三星公司的S3C44B0X處理器，它是ARM7系列的低功耗32位RISC處理器，具有豐富的內(nèi)置部件，如8K字節(jié)Cache、內(nèi)部SRAM、兩個(gè)通道的UART、定時(shí)器、通用I/O口、ADC和I2C-BUS控制器等。這些內(nèi)置部件使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔，成本更低?12。

?低頻和高頻RFID卡讀寫(xiě)模塊?：低頻模塊如CR001(工作于125kHz的EM4001卡)，高頻模塊如CR013(工作于13.56MHz的MF卡)。這些模塊通過(guò)串行數(shù)據(jù)通信接口與ARM微處理器連接，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換即可實(shí)現(xiàn)通信?12。

?其他組件?：系統(tǒng)還包括SDRAM存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器、USB接口、LCD顯示器以及蜂鳴器、狀態(tài)指示燈等?12。

應(yīng)用場(chǎng)景和優(yōu)勢(shì)

ARM雙頻RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)具有以下應(yīng)用場(chǎng)景和優(yōu)勢(shì)：

?多場(chǎng)景適用性?：該系統(tǒng)可以在不同頻段間自由切換，適應(yīng)多種應(yīng)用場(chǎng)景。例如，在智能零售中，高頻模式可用于商品防偽和電子標(biāo)簽管理，而超高頻模式則用于庫(kù)存管理和物流跟蹤?4。

?數(shù)據(jù)傳輸效率高?：高頻RFID在數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和精度上具有優(yōu)勢(shì)，而超高頻RFID則在傳輸速度和距離上表現(xiàn)更佳。雙頻設(shè)計(jì)能夠結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，提供高效的數(shù)據(jù)傳輸?4。

?成本效益高?：通過(guò)一臺(tái)雙頻RFID讀寫(xiě)器即可滿足多種需求，減少了企業(yè)在設(shè)備采購(gòu)和維護(hù)上的成本，同時(shí)也簡(jiǎn)化了在不同場(chǎng)景下部署多種設(shè)備的復(fù)雜性和開(kāi)銷(xiāo)?4。