基于MF RC500型读卡器的无源RFID系统设计

    为了驱动天线。MF RC500通过TXl和TX2提供13．56 MHz的能量载波。根据寄存器的设定对发送数据进行调制来得到发送的信号。S50卡采用RF场的负载调制进行响应。天线拾取的信号经过天线匹配电路送到RX脚。MF RC500的内部接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理．然后数据发送到并行接口．由微控制器进行读取。MF RC500对驱动部分使用单独电源供电。

    一般的天线设计要达到如下要求：1)使天线线圈的电流最大，用于产生最大的磁通量；2)功率匹配．以最大程度地利用产生磁通量的可用能量；3)足够的带宽．以便无失真地传送用数据调制的载波信号。天线是有一定负载阻抗的谐振回路．阅读器又具有一定的源阻抗。为了获得最佳性能，必须通过无源的匹配回路将线圈阻抗转换为源阻抗。然后，通过同轴线缆即可无损失且无辐射地将功率从读写器末级传送到匹配电路。

    为了节约成本和减小系统体积．本系统采用PCB板天线设计。品质因数Q是一个很重要的参数．用于电感耦合式射频识别系统的天线，其特征值就是它的谐振频率和品质因数。较高的品质因数值会增加天线线圈中的电流强度，由此改善对RFID卡的功率传送。与之相反，天线的传输带宽刚好与品质因数值成反比例变化，选择的品质因数过高会导致带宽缩小。从而明显地减弱卡片接收到的调制边。品质因数可以通过电感线圈电抗与电阻的比值计算出来，公式如(1)：

Q=(coaxLm)/RANT (1)　，式中ωa=2πfRo

天线部分电路和EMC的原理如图如4所示。 

4．3 系统工作流程

    除了复位以外．对MF RC500的绝大多数控制是通过读写MF RC500的寄存器来实现的。MFRC500共有64个寄存器，分为8个寄存器页，每页8个．每个寄存器都是8位。单片机将这些寄存器作为片外RAM进行操作。最常用的是FIFODATA(数据堆栈)、COMMAND(命令)、FIFOLENGTH(堆栈长度)和PRIMARYSTATUS(标记)等。要实现某个操作．只需将该操作对应的代码写入对应地址即可。例如MF RC500休眠模式对应的控制寄存器名为Contr01,地址为09H的bit4且为1有效，那么让MFRC500进入休眠模式的指令为mov RO，#OgH；mov@RO，#Oxxxx lxxxb。

    当对应的。RFlD卡S50进入阅读器的有效范围时,天线的能量使RFID卡耦合出自身工作的能量，并建立通信。MF RC500对卡的操作主要是通过写通讯命令、参数和数据到FIFODATA，再通过写命令到120MMAND,实现与RFID卡的通讯。系统工作流程如图5所示。 

5 结束语

    本文介绍了基于Philips公司MF RC500型读卡器和AT89S51型单片机的RFID阅读器的低成本软硬件设计。经实践验证，本系统可成功实现对符合IS014443协议的MifareS50卡的读写，并且能对范围内的多个卡准确无误地读写，读写距离达到8 cm。如果对天线系统进行优化还可以达到9 cm—lO cm。本系统成本低廉，可靠性高，操作便利，可以方便地和包括PC在内的有申口的设备连接。它可以作为简单模块与其他系统相连．对RFID的推广有重要意义。