射频芯片MFRC522在读写器终端中的应用设计

    以及时间与带宽乘积的规定
    B·T≥1
    求得：Q≤f0·T=13．56 MHz·3μs=40．68
    关于天线的重要参数——品质因数Q，计算公式如下
   
    若经公式(3)汁算的Q值过高时，会导致带通变窄，从而影响调制信号的发送。可以在天线的两边分别串联电阻Rest，增加天线阻抗，以降低Q值。相当于天线增加电阻，Rest的值用下面的公式算出
   
    式中：ω=2πf0；La为天线电感；Q为拟调整值；Rest为天线电阻。

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    (4)天线电阻的估算
    在ISO14443A标准的工作频率为13．56 MHz，在这个频率范围内不足以用DC电阻RDC来描述天线线圈，电阻的集肤效应(skin effect)不能忽略。所以，需用天线线圈的AC电阻Rant描述。由于不可能计算天线线圈完整的Rant，所以由经验公式估算天线调谐时的Rant。公式如下
   
    ρ为铜的电阻率；L为微带线长度；S为微带线截面积。

3 应用软件
    本节将重点介绍渎卡器的软件设计。软件设计思想：
    (1)读卡器读取射频天线范围内的Mifarel射频卡数据；
    (2)系统MCU将读取数据进行分析处理，符合条件，则进入下一步；
    (3) MCU将卡片数据与当前时间一同存入单片机内部的EEPROM，并在LCD上显示卡数据；
    (4)在数据上传服务器时，将单片机内部EEPROM存入的信息通过串口RS232传给PC。
    该读写器设备配有RS485工业网络接口，方便与工业现场的485总线相对接。用户也可通过增加高级命令接口函数进行二次开发，并在STM8S／A／L系列以及STM32巾互相移植。
3．1 软件功能概述
    读写模块的软件要实现两个基本功能，一是实现在线编程，可将用户应用程序在线写入到STM8L Flash存储区的用户程序空间，支持用户的二次开发；二是实现对RFID卡的操作，提供方便的函数给用户应用程序调用，包括与RFID卡通信的底层通信函数以及供外部调用的高层命令接口函数。软件构成如图4所示。

   
    (1)监控程序。驻留在芯片中的监控程序可以实现用户应用程序的在线写入。其内部包含了通信握手、Flash擦除、Flash写入、数据接收与发送及断点调试处理等主要功能。
    (2)底层通信函数。底层通信函数主要文现MFRC522与射频卡之间的通信，并进行基本的功能操作，如：询卡函数、防冲突函数、选中卡片函数、密码验证函数等。
    (3)高层命令接口。高层命令是基础命令的集成，它是为方便用户系统使用特别提供的。用高层命令可极大地提高用户系统的二次开发速度。该类命令接口函数包括得卡序列号函数(Card GetSn)、读卡片数据块函数(ReadCard)、写卡片数据块函数(WriteCard)等。
    (4)应用程序。接收PC机发来的读写卡操作高层命令，直接执行事先封装好的读写卡操作函数。
3．2 MCU程序设计
    主控MCU上电后，首先将控制脚的电位进行重置，例如蜂呜器，LED灯等，然后将MFRC522进行复位(RESET)，并且将其天线进行重新开启。当MFRC522天线正确开启后，一旦卡片到达可响应范围后，就能够被MFRC522进行检测以及读取，而主控MCU就会循环的读取MFRC522是否有卡片数据进行了传输。当有卡片信息被读取的时候，就对该卡片的数据进行“打包”，然后传输给上位机。流程图如图5所示。

    同样，主控MCU也要循环检测是否收到了来自上位机的命令。如果有命令收取，则首先对其完整性以及准确性进行校验，如果没有通过校验，则将本帧数据抛弃，不予响应，如果通过了校验则执行对应的命令，并且执行那个结果“打包”，发送给上位机，并继续进行卡片、上位机命令的循环检测。

    4 结束语

    本文介绍了射频芯片MFRC522在读写器终端中的应用设计，对硬件、软件设计方面均进行了详细阐述。经实践验证，本系统能够准确采集射频卡中的ID信息，并最终成功传送给服务器端。此读写器可供二次开发，适合便携式射频识别系统应用，对RFID的推广具有一定的实用价值。

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