陳蓉 李龍 成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

基于RFID技術(shù)的簽到系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳蓉 李龍 成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

本系統(tǒng)采用意法半導(dǎo)體公司的互聯(lián)性32位ARM微控制器，以讀寫器芯片（MFRC522）為核心的控制電路對(duì)13.56MHz射頻卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并顯示，將數(shù)據(jù)存放在SD卡，兼有通過USB從外部存儲(chǔ)器導(dǎo)入/導(dǎo)出數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)至服務(wù)器端等功能。系統(tǒng)具有IAP（In Application Program）升級(jí)功能，無需復(fù)雜操作即可完成系統(tǒng)升級(jí)。

RFID ARM 以太網(wǎng) IAP升級(jí) 便攜

1 引言

利用RFID技術(shù)的簽到系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于日常生活與工作中，在許多場(chǎng)所對(duì)指定人員身份信息進(jìn)行采集是十分有必要的。RFID技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，引入這項(xiàng)技術(shù)可提高教學(xué)工作效率。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總述

本系統(tǒng)是針對(duì)大學(xué)校園一卡通所設(shè)計(jì)的一款射頻卡信息讀取并進(jìn)行相應(yīng)處理的簽到系統(tǒng)。

圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)各單元功能介紹

系統(tǒng)采用MPU（Microprocessor Unit）為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，輔以外圍電路和軟件系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)簽到系統(tǒng)。以MPU為核心的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編程簡(jiǎn)單，集成度高，功能豐富等特點(diǎn)，在控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其各功能單元簡(jiǎn)介如下：

①主控制器：主控制器采用ARM Cortex-M3架構(gòu)，這類處理器擁有32位內(nèi)核，采用哈弗結(jié)構(gòu)，支持多硬件中斷處理，能滿足諸多工控領(lǐng)域的復(fù)雜要求。本系統(tǒng)中需要進(jìn)行射頻信號(hào)處理、文件數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理等多項(xiàng)復(fù)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(xué)生卡等均采用13．36MHz頻率，所以在本系統(tǒng)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(jìn)行供電和數(shù)據(jù)修改，因此，射頻讀寫電路是進(jìn)行射頻卡數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵電路。

③文件系統(tǒng)：文件系統(tǒng)作為軟件部分，文件的導(dǎo)入、導(dǎo)出，系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，升級(jí)工作都需要文件系統(tǒng)的支持，其負(fù)責(zé)與各物理接口（USB,SD卡）的連接，管理數(shù)據(jù)的存取。

④以太網(wǎng)控制：在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理是必不可少的，因此，系統(tǒng)加入以太網(wǎng)功能，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的再處理。

3 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的控制器是STM32F107VCT6，是一款32位的微控制器，JTAG、復(fù)位電路、振蕩電路是STM32F107VCT6系統(tǒng)的基本電路。LCD采用12864點(diǎn)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(wǎng)PHY芯片DP83848采用17線的MII連接方式。

圖3-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

4 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)有兩部分軟件：IAP固件和APP應(yīng)用軟件。系統(tǒng)上電之后，先執(zhí)行IAP固件，它固化在Flash中完成系統(tǒng)引導(dǎo)和軟件升級(jí)。IAP程序先檢測(cè)升級(jí)按鍵是否按下，如果按下，初始化USB主機(jī)并從U盤讀取指定的升級(jí)文件，升級(jí)成功，系統(tǒng)自動(dòng)重啟。如沒有檢測(cè)到升級(jí)按鍵按下，則執(zhí)行APP程序。APP程序是應(yīng)用軟件的主體，它完成系統(tǒng)的所有功能。進(jìn)入APP程序后，等待用戶選擇導(dǎo)入，導(dǎo)出，選課等命令，然后執(zhí)行相應(yīng)的功能。

5 系統(tǒng)調(diào)試

射頻調(diào)試系統(tǒng)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(shù)都已設(shè)計(jì)好了，調(diào)試中主要進(jìn)行UART接口、密鑰驗(yàn)證和扇區(qū)讀取等工作。調(diào)試中也采用了專業(yè)的射頻卡讀寫器進(jìn)行輔助測(cè)試，主要測(cè)試射頻卡的密鑰驗(yàn)證和扇區(qū)讀寫。

6 總結(jié)

學(xué)習(xí)基于STM32的射頻識(shí)別技術(shù)，包括射頻識(shí)別、STM32系列微控制器、以太網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)知識(shí)、文件系統(tǒng)和USB協(xié)議等，設(shè)計(jì)本系統(tǒng)讓我學(xué)習(xí)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(xué)出版社，2001

[2]董詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第三版.北京：高等教育出版社，2001