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無源RFID芯片H4006及其應用
摘要: H4006的工作頻率范圍為10~15MHz,通常選用13.56MHz來進行身份識別。片內(nèi)有一個64位可編程存儲器,可用于存儲相關信息。
Abstract:
Key words :

  1 H4006芯片介紹

  H4006的工作頻率范圍為10~15MHz,通常選用13.56MHz來進行身份識別。片內(nèi)有一個64位可編程存儲器,可用于存儲相關信息。 H4006的信息傳輸方式采用負載調(diào)制,編碼為密勒碼(Miller),數(shù)據(jù)傳輸速率為 26484波特(亦可為其它速率,但需預先選定)。由于H4006內(nèi)含諧振電路和電源濾波電容,因而使用更方便。H4006在無線方式下為只讀存貯卡,其編程采用在線編程方式。

  2工作原理

  2.1內(nèi)部電路框圖

  H4006由諧振電路、時鐘提取、分頻鏈、整流電路、電源管理、存儲器、Miller碼產(chǎn)生、負載調(diào)制電路等組成,其電路框圖如圖1所示。

  

  當整流電路將耦合的射頻(13.56MHz)信號進行整流并經(jīng)濾波電容C2平滑后,電源管理電路將在電源電壓達到內(nèi)部電路工作電壓時激活卡內(nèi)電路, 13.56MHz信號被分頻鏈電路分頻(分頻系數(shù)為512),可產(chǎn)生26.484kHz的時鐘,此時鐘即是數(shù)據(jù)傳送的波特率。如果希望將分頻系數(shù)定為 128、256、1024、2048、4096或8192,則需預先選定。存儲在LASERROM中的信息(64位)經(jīng)讀出后,可通過Miller碼產(chǎn)生器產(chǎn)生Miller碼,同時可用該Miller碼進行負載調(diào)制,并將存儲信息送出。

  2.2電感的參數(shù)設置

  電感L1是該卡上唯一的外接元件,由于諧振電容C1已集成于片內(nèi),因此,在13.56MHz時L1的電感值應為1.4μH。為保證載波傳送和負載調(diào)制的效果,其Q值選擇在30~40之間為宜。

  2.3輸出序列

  卡信息的輸出通常以表1所列的序列循環(huán)重復。該輸出序列為一個82位的標準信息結(jié)構(gòu)(STDMS)加9位空隙(Pause)。STDMS結(jié)構(gòu)位采用密勒碼,而9位空隙不用密勒碼。在空隙位,負載調(diào)制器開關處于關斷狀態(tài)(OFF),空隙位電平為低。

  表1中,64位數(shù)據(jù)的構(gòu)成如下:

  

  1~5位為晶片號組合設置位,每一晶片有一號碼,它們可在1~25之間設置。

  6~9位是制造廠保留位。

  10~19位為IC名稱位,共10位。

  20~32位為用戶標識(ID)位,共13位,它們可由廠家定義。

  33~50位為擴展號位,共18位,這是唯一的系統(tǒng)號碼。

  51~64位為IC位置號設置位,共14位,可用于指示被加工晶片的精確位置。

  表1中的CRC碼生成的多項式為x16+x12+x5+1,它符合CCITT/ISO3309-1984標準。CRC碼由64位數(shù)據(jù)計算生成,并可用移位寄存器實現(xiàn)。該寄存器在每個停止位時復零。

  另外,輸出序列中的起始位通常為邏輯1,停止位為邏輯0。

  2.4密勒碼

  在數(shù)據(jù)傳送中,采用密勒碼調(diào)制的優(yōu)點是Miller碼中帶有時鐘信息,且具有較好的抗干擾能力。

  

  密勒碼的編碼方法見表2,其波形時序如圖2所示。

  

  雖然密勒碼的編碼規(guī)則是停止位為邏輯0,但其電平隨其前一STMDS位編碼電平的不同而不同。利用9位空隙(Pause)位可將電平拉低,以使起始位具有相同的形式。圖3對此作了清晰的描述。

  

  1 H4006芯片介紹

  H4006的工作頻率范圍為10~15MHz,通常選用13.56MHz來進行身份識別。片內(nèi)有一個64位可編程存儲器,可用于存儲相關信息。 H4006的信息傳輸方式采用負載調(diào)制,編碼為密勒碼(Miller),數(shù)據(jù)傳輸速率為 26484波特(亦可為其它速率,但需預先選定)。由于H4006內(nèi)含諧振電路和電源濾波電容,因而使用更方便。H4006在無線方式下為只讀存貯卡,其編程采用在線編程方式。

  2工作原理

  2.1內(nèi)部電路框圖

  H4006由諧振電路、時鐘提取、分頻鏈、整流電路、電源管理、存儲器、Miller碼產(chǎn)生、負載調(diào)制電路等組成,其電路框圖如圖1所示。

  

  當整流電路將耦合的射頻(13.56MHz)信號進行整流并經(jīng)濾波電容C2平滑后,電源管理電路將在電源電壓達到內(nèi)部電路工作電壓時激活卡內(nèi)電路, 13.56MHz信號被分頻鏈電路分頻(分頻系數(shù)為512),可產(chǎn)生26.484kHz的時鐘,此時鐘即是數(shù)據(jù)傳送的波特率。如果希望將分頻系數(shù)定為 128、256、1024、2048、4096或8192,則需預先選定。存儲在LASERROM中的信息(64位)經(jīng)讀出后,可通過Miller碼產(chǎn)生器產(chǎn)生Miller碼,同時可用該Miller碼進行負載調(diào)制,并將存儲信息送出。

  2.2電感的參數(shù)設置

  電感L1是該卡上唯一的外接元件,由于諧振電容C1已集成于片內(nèi),因此,在13.56MHz時L1的電感值應為1.4μH。為保證載波傳送和負載調(diào)制的效果,其Q值選擇在30~40之間為宜。

  2.3輸出序列

  卡信息的輸出通常以表1所列的序列循環(huán)重復。該輸出序列為一個82位的標準信息結(jié)構(gòu)(STDMS)加9位空隙(Pause)。STDMS結(jié)構(gòu)位采用密勒碼,而9位空隙不用密勒碼。在空隙位,負載調(diào)制器開關處于關斷狀態(tài)(OFF),空隙位電平為低。

  表1中,64位數(shù)據(jù)的構(gòu)成如下:

  

  1~5位為晶片號組合設置位,每一晶片有一號碼,它們可在1~25之間設置。

  6~9位是制造廠保留位。

  10~19位為IC名稱位,共10位。

  20~32位為用戶標識(ID)位,共13位,它們可由廠家定義。

  33~50位為擴展號位,共18位,這是唯一的系統(tǒng)號碼。

  51~64位為IC位置號設置位,共14位,可用于指示被加工晶片的精確位置。

  表1中的CRC碼生成的多項式為x16+x12+x5+1,它符合CCITT/ISO3309-1984標準。CRC碼由64位數(shù)據(jù)計算生成,并可用移位寄存器實現(xiàn)。該寄存器在每個停止位時復零。

  另外,輸出序列中的起始位通常為邏輯1,停止位為邏輯0。

  2.4密勒碼

  在數(shù)據(jù)傳送中,采用密勒碼調(diào)制的優(yōu)點是Miller碼中帶有時鐘信息,且具有較好的抗干擾能力。

  

  密勒碼的編碼方法見表2,其波形時序如圖2所示。

  

  雖然密勒碼的編碼規(guī)則是停止位為邏輯0,但其電平隨其前一STMDS位編碼電平的不同而不同。利用9位空隙(Pause)位可將電平拉低,以使起始位具有相同的形式。圖3對此作了清晰的描述。

  

  3應用設計

  圖4給出了H4006的應用系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)由卡和讀卡器兩部分組成。由于H4006是存貯卡,數(shù)據(jù)傳送僅從卡傳向讀卡器,故讀卡器中可無編碼和調(diào)制電路,僅需解調(diào)和解碼電路即可。

  

  H4006有6個引腳。在射頻工作時為只讀方式,在C1和C2引腳端接入電感L1即可,數(shù)據(jù)傳輸時,卡和讀卡器天線線圈上的波形示于圖中,該波形由卡中負載調(diào)制產(chǎn)生。H4006的另外四個引腳用于測試,VDD和VSS是電源的正負端,TESTn和Tout是測試輸入和輸出端。

  圖5所示是讀卡器中的13.56MHz振蕩器和功放電路。圖中,功放電路采用高效率的戊類(E類)放大器,因此L1阻流圈的阻抗應足夠大,并應使流經(jīng)它的ICC為恒定值,C5用于改善放大器的性能,它可消除晶體管自身輸出電容的影響。當晶體管處于開關狀態(tài)時,整個放大器的效率極高。圖中的L3和C9、C11、 C10構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路的諧振頻率為13.56MHz,該回路應有較高的Q值,以保證輸出載波為正弦波。事實上,L3還是讀卡器的耦合線圈,它產(chǎn)生的載波電磁場應符合非接觸式IC卡技術標準的要求。L2、C8用于阻隔高次諧波。

  

  13.56MHz晶振產(chǎn)生的13.56MHz振蕩信號,一路作為讀卡器中CPU的時鐘,另一路可在放大后用于驅(qū)動戊類放大器。

  將L3上的負載調(diào)制信號從C7送出至解調(diào)和解碼電路便可獲取數(shù)據(jù)。解調(diào)可以采用包絡檢波方法,來將解調(diào)后獲得的密勒碼用密勒碼解碼器恢復為不歸零碼送至微控制器,并從串口送至PC機。

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