ARM双频RFID读写系统的设计

[导读]在当今的物联网时代，射频识别(RFID)技术凭借其非接触、高效率的特点，已经广泛应用于各行各业。

在当今的物联网时代，射频识别(RFID)技术凭借其非接触、高效率的特点，已经广泛应用于各行各业。单频RFID读写器虽然在特定领域表现出色，但面对复杂多变的应用场景，其局限性也愈发明显。双频RFID读写器应运而生，凭借其同时支持高频(HF)和超高频(UHF)两种频段的特点，正在逐渐成为市场的新宠。

RFID(Radio Frequency Identification Technology，无线射频识别技术)由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，显示出巨大的发展潜力和应用空间，被认为是21 世纪最有发展前途的信息技术之一。射频识别技术虽然有很多优点，但其技术本身也有局限性。对RFID 系统而言，低频系统具有良好的对水、肉体等可导媒介的穿透力，而速度、距离、抗冲突性较差;而高频系统则正好相反。如能结合各种频率系统，用其所长，则可以使RFID 适应多种场合，拓展其应用范围。本文设计的系统正是基于这一出发点，将低频和高频二种频率的RFID 模块组合在一起，构成双频系统，使系统兼具低频可穿透性和高频良好的距离、速度、抗冲突性等方面的优势。鉴于目前国内市场上应用最为广泛的射频卡和读写器实现方法，本文采用ARM 嵌入式系统作为微控制器，设计了能对低频125KHz 和高频13.56MHz 的二种频率RFID 卡操作的读写模块，实现了的双频 RFID 读写系统。

由于ARM 微处理器具有运行速度快，接口功能丰富，其应用越来越广泛。本文采用三星公司的S3C44B0X，它是ARM7 系列的低功耗的32 位RISC 处理器，具有 ARM7TDMI内核，有丰富的内置部件，包括8K 字节Cache 和内部SRAM，带自动握手联络的2 通道UART，定时器，通用 I/O 口，ADC 和I2C-BUS 控制器等。尤其是它的内置液晶显示器接口，可直接连接LCD 显示器，无需专用LCD 显示器接口芯片，可使成本降低，很适合在本系统中使用。

整个系统由ARM 嵌入式系统(包括S3C44B0X,SDRAM 存储器和FLASH 存储器)，低频RFID 卡读写模块，高频RFID 卡读写模块，USB 接口，LCD 显示器以及蜂鸣器、状态指示灯等组成。RFID 模块是北京华闰得公司开发的具有串行数据通信接口的模块，低频读写模块是 CR001，为工作于125kHz 的EM4001 卡;高频模块是CR013，为工作于13.56MHz的MF 卡。由于RFID 模块具有TTL 电平的串行通信接口，这样ARM 微处理器可直接通过片上的二个UART 接口与其连接，不需要电平转换即可轻松实现与RFID 模块的通信。嵌入式系统与 PC 机的连接则通过USB 接口实现。

因为低频 RFID 卡一般都是只读卡，进入读卡器磁场范围后，就自动发出信号。ARM微处理器通过不断检测端口捕捉信号，一旦读到卡，就读取信息，并在LCD 上显示。对于高频卡，可根据需要进行读或写操作。

LCD 显示器采用320*240 点阵的STN 型彩色液晶模块，可直接与S3C44B0X 连接，成本也较低。对LCD 的显示控制直接使用 S3C44B0X 内部的LCD 驱动控制器实现，它能自动产生LCD 驱动控制所需的信号。在这种接口方式下，LCD 显示缓冲区映射在系统的存储器空间上，程序只需将像素点内容写入存储器对应地址就可以实现对应LCD 屏上像素点颜色的显示刷新，控制十分方便。

键盘和状态指示灯的操作控制采用 ZLG7290 实现。ZLG7290 是一款功能较强的按键处理和7 段数码管显示专业芯片，提供了I2C 串行接口和键盘中断信号，可方便地与S3C44B0X连接。

在上位机(PC 机)上，通过设计专门的软件实现对RFID 卡的读写操作，并对RFID 卡进行管理。由于PC 机功能强大，如再配上数据库系统，可以对大量用户的数据和信息进行存储和查询等处理，满足多种应用的需要。

‌ARM的双频RFID读写设计‌是指结合低频RFID模块(如125kHz的EM4001卡)和高频RFID模块(如13.56MHz的MF卡)，通过ARM微处理器(如S3C44B0X)实现的一种双频RFID读写系统设计。这种设计旨在结合低频和高频RFID模块的优势，以适应不同的应用场景。

设计和实现方式

ARM双频RFID读写系统的设计主要包括以下几个部分：

‌ARM嵌入式系统‌：采用三星公司的S3C44B0X处理器，它是ARM7系列的低功耗32位RISC处理器，具有丰富的内置部件，如8K字节Cache、内部SRAM、两个通道的UART、定时器、通用I/O口、ADC和I2C-BUS控制器等。这些内置部件使得系统设计更加简洁，成本更低‌12。

‌低频和高频RFID卡读写模块‌：低频模块如CR001(工作于125kHz的EM4001卡)，高频模块如CR013(工作于13.56MHz的MF卡)。这些模块通过串行数据通信接口与ARM微处理器连接，无需电平转换即可实现通信‌12。

‌其他组件‌：系统还包括SDRAM存储器、FLASH存储器、USB接口、LCD显示器以及蜂鸣器、状态指示灯等‌12。

应用场景和优势

ARM双频RFID读写系统具有以下应用场景和优势：

‌多场景适用性‌：该系统可以在不同频段间自由切换，适应多种应用场景。例如，在智能零售中，高频模式可用于商品防伪和电子标签管理，而超高频模式则用于库存管理和物流跟踪‌4。

‌数据传输效率高‌：高频RFID在数据传输的稳定性和精度上具有优势，而超高频RFID则在传输速度和距离上表现更佳。双频设计能够结合两者的优点，提供高效的数据传输‌4。