摘要：依据车辆办理体系对身份辨认需求，提出依据国产芯片的RFID读卡机计划。数据接口规划为ISO14443 TypeB的设备，在满意安全保密前提下，很好地统筹了运用便利和高效便利，大规模的车载运用验证了该计划的牢靠性。
导言
某车辆办理体系对车辆运用者的身份辨认有清晰需求，在车载强搅扰环境下，要求精确、快速地辨认车辆运用者信息。结合车辆的详细运用情况，对比了IC卡、射频卡、ID卡等，提出车辆装置电子标签读卡机和无源电子标签辨认计划，最终确认无源RFID(Radio Frequency Identification，射频辨认)计划。RFID是一种非触摸式的自动辨认技能。经过射频信号自动辨认方针目标并获取相关数据，辨认进程无须人工干预，可作业于各种恶劣环境，操作便利便利。依据频段不同，RFID分为低频和高频体系。低频近间隔RFID体系首要有125 kHz和13.56
MHz频段;高频RFID体系首要有915 MHz、2.45 GHz和5.8 GHz。无源电子标签(RFID卡片)也叫被迫标签，在进入读卡机的辨认规模后接纳射频信号，部分射频能量转化为直流电作业，然后将存储在芯片中的信息数据发送给读卡机。无源电子标签本钱很低，有很长的运用寿命，体积小，读写间隔较近。
在运用中，读卡机作为车载监控终端的一个传感器装置到车辆上，经过读取不同的RFID卡，包含二代身份证，来辨认不同的车辆运用者，完结身份辨认、时刻计算、考勤打卡和报警提示等功用。
1 读卡机整体规划
为进步信息安全，在整体规划时采纳以下规划思路：元器材选型仅限在我国大陆规划制造厂商内优选;通讯协议选用更安全的ISO14443 TypeB协议(协议同我国第二代身份证)。公交、食堂、商场、会所等多运用TypeA卡，可是相对TypeA卡来说，TypeB卡芯片具有更高的安全性，接纳信号时，不会因能量丢失而使芯片内部逻辑及软件作业中止，支撑更高的通讯速率，抗搅扰才能也更强，更能确保数据安全。
读卡机以通用非触摸读卡机芯片FM1715SL为中心，选用上海海尔集成电路有限公司的微操控器HR7P90H作为处理器，其他要害模块包含交互接口、电源办理和RFID射频等单元模块。RFID读卡机整体框图如图1所示。
车载终端作为主设备，经过数据-电源复合接口，给读卡机供电，进行数据通讯。电源办理模块输出读卡机需求的电压;RS-232驱动电路完结串口通讯的电子转化;HRTP90H经过SPI口与FM1715SL进行双向数据通讯，完结RFID卡的辨认;FM1715SL的天线选用印制板天线，进一步下降本钱，进步可出产性;HR7P90H依据车载终端、卡片状况等信息，经过蜂鸣器和LED完结声光提示。
读卡机能读取第二代身份证的全球仅有ID号，可省掉卡片的收购，车辆运用者的身份证可一起作为辨认卡运用。
2 体系硬件规划
体系硬件首要包含读卡机芯片和操控器的接口电路、电源电路、时钟电路和匹配电路等。
2.1 RFID卡专用芯片
从开发难度、器材成熟度、出产供货等方面考虑，挑选了上海复旦微电子股份有限公司规划的FM1715SL，这是依据ISO14443规范的非触摸卡读卡机专用芯片，支撑13.56 MHz频率下的TypeA和TypeB两种非触摸通讯协议，以及多种加密算法。FM1715SL具有高集成度的模仿电路，只需少数的外围电路;操作间隔达10 cm;支撑ISO14443 TypeA及TypeB协议并内置加密单元。FM1715SL电路规划如图2所示。
接口电路：FM1715SL的数据总线是规范的4线SPI接口，FM1715SL作为从设备，由微处理器经过SPI总线和FM1715SL输出中止完结通讯操控。
发射电路：FM1715SL编解码的参阅时钟是13.56MHz，由晶体振荡器及其驱动电路发生。从TX1和TX2引脚发射出去的是调制的13.56MHz载波信号，其频谱除了有13.56 MHz外，还有高次谐波重量。图2中L0和C0组成的滤波器用于过滤13.56 MHz的谐波功率，以满意相关EMC规则的要求。
接纳电路：FM1715SL的接纳电路运用RFID卡的呼应信号调制到副载波的双方带进行通讯。FM1715SL输出VMD作为RX引脚偏置电压，并选用电容C4进行滤波稳压;电阻R1和R2组成RX和VMD之间的分压电路。
天线规划：天线是RFID读卡机的一个重要组成部分，读卡机的性能与天线的参数有着直接的联系。天线建模有直接衔接模型和50 Ω阻抗匹配模型等。因为卡片和天线直接间隔规划小于5 cm，可运用简略、低本钱的直接衔接模型，将天线规划到PCB板上。天线模型如图3所示。
在读卡机和卡片通讯进程中，天线用于发生能发射和接纳射频信号的磁通量。而磁通量用于向RFID卡供给电源并在读卡机和卡片之间传送信息。因而，规划天线线圈的电流最大，以发生最大的磁通量。13.56 MHz归于短波频段，因而能够选用小型环状天线，形状有方型、圆形、椭圆型、三角型等，本规划选用图3所示的矩型天线。C1完结发射端的50 Ω的匹配，进步能量传输功率;C2与天线的等效电感L1组成13.56 MHz谐振网络;R1用来调整天线的品质因数Q。在天线规划中，Q是一个十分重要的参数，Q太小则天线的读卡规模内有盲区，影响数据通讯的安稳和牢靠;Q太大则读卡间隔缩短。Q一般取35较好。为进步出产一致性，下降调试难度，PCB选用多层板规划，并经过叠层阻抗操控，精密规划矩形天线的电感和阻抗，一起模仿电路的电阻选用1%精度的贴装类型，电容选用低温度系数、低温飘、1%精度、NPO介质的贴片%&&&&&%。
2.2 微操控器
HR7P90H是海尔公司高性能8位精简指令集微操控器，具有丰厚的片上外设。其间，高速异步收发器UART完结与车载终端的通讯;经过I/O端口完结4路LED、1路蜂鸣器的操控和1路SPI接口的模仿;内置的防护电路满意工业级ESD(Electrostatic Discharge)和 EFT(Electri cal Fast Transientburst)规范，十分合适工业操控和轿车电子范畴。HR7P90H内置16 MHz振荡器和上电复位电路，SOP28的小型贴片封装，能极大地削减外围电路，给FM1715SL的射频和天线电路规划供给更多的板上面积。HR7P90H支撑在体系编程(In-System Programming，ISP)和在线调试功用(In-Circuit Debugging，%&&&&&%D)，电路规划了这两种接口，便利开发调试和批量出产。
