來源：今日電子 作者：解放軍電子工程學(xué)院 焦傳海

    射頻識別(radio frequency identification，rfid)技術(shù)是一種利用無線射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)，與目前廣泛采用的條形碼技術(shù)相比，rfid具有容量大、識別距離遠(yuǎn)、穿透能力強、抗污性強等特點。

    rfid技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟并獲得了大規(guī)模商用，但超高頻rfid技術(shù)相對滯后。本文分析了射頻芯片nrf9e5的功能特性，并將其用于rfid系統(tǒng)中，設(shè)計了一套有源超高頻(uhf)rfid系統(tǒng)。

    射頻芯片的選取

    目前，發(fā)展較為成熟的rfid系統(tǒng)主要是125khz和13.56mhz系統(tǒng)，相應(yīng)的rfid專用芯片也較多，主要有ti公司的s6700系列，nxp公司的mifare系列等。然而，用于uhf rfid的專用芯片卻很少，ti公司和nxp公司雖然宣稱已經(jīng)量產(chǎn)符合gen2的rfid芯片，但由于各種因素，還沒能真正大量投入使用。再者，為了滿足用戶對遠(yuǎn)識別距離的要求，一般需使用有源uhf rfid系統(tǒng)，而目前有源uhf rfid專用芯片更是難覓其蹤。所以，需要尋找一款適合超高頻rfid且易于開發(fā)的低成本射頻芯片，來設(shè)計有源uhf rfid系統(tǒng)。

    隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，8051內(nèi)核已經(jīng)被集成到各種片上系統(tǒng)(soc)中，這些soc具有更多的功能、更快的速度、更小的體積和功耗，同時可以繼續(xù)使用8051 mcu幾十年來積累的各種應(yīng)用軟件資源，具有廣闊的發(fā)展空間。許多國際知名公司，如ti、atmel、chipcon、nordic等都推出了各種兼容8051內(nèi)核的新一代短距離無線通信芯片，chipcon在2006年初被ti公司所收購。通過分析比較發(fā)現(xiàn)，chipcon公司的cc1010和nordic公司的nrf9e5都可用于uhf rfid系統(tǒng)，而nrf9e5體積更小、成本更低，且具有一些獨特的功能。

    nrf9e5功能分析

    ● 結(jié)構(gòu)組成

    nrf9e5內(nèi)嵌8051兼容微控制器、rf收發(fā)器和4通道10位a/d轉(zhuǎn)換器，其功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    圖1 nrf9e5功能結(jié)構(gòu)框圖

    nrf9e5的片內(nèi)微控制器與標(biāo)準(zhǔn)8051兼容，指令時序與標(biāo)準(zhǔn)8051稍有區(qū)別。中斷控制器支持5個擴展中斷源：adc中斷、spi中斷、喚醒中斷和兩個無線收發(fā)中斷。此外，還擴展了兩個數(shù)據(jù)指針，使得片外ram存取數(shù)據(jù)更為方便。

    nrf9e5內(nèi)置收發(fā)器具有與單片射頻收發(fā)器nrf905相同的功能，可通過片內(nèi)mcu的并行口或spi口與微控制器通信。收發(fā)器由頻率合成器、功率放大器、調(diào)制器和接收單元組成。輸出功率、頻道和其他射頻參數(shù)可通過對特殊功能寄存器radio編程進(jìn)行控制。在發(fā)射模式(tx)下，最小工作電流僅為9ma(輸出功率-10dbm)，接收(rx)模式下的工作電流為12.5ma，掉電模式下的工作電流僅為2.5μa�？梢�，nrf9e5的功耗很低，比較適宜應(yīng)用到有源rfid系統(tǒng)中，以延長電池壽命。

    ● 載波檢測

    載波檢測是nrf9e5的一大特色功能。在shockburst接收方式下，當(dāng)工作信道內(nèi)有射頻載波出現(xiàn)時，載波檢測引腳(cd)被置高。也就是說，當(dāng)收發(fā)器準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先進(jìn)入接收模式并檢測所工作的信道是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)(信道是否空閑)，這是一種簡單的傳輸前監(jiān)聽協(xié)議。載波檢測的標(biāo)準(zhǔn)一般比靈敏度低5db，比如，靈敏度為-100dbm，載波檢測功能探測低至-105dbm的載波。這個特性很好地避免了同一工作頻率下不同發(fā)射器數(shù)據(jù)包之間的碰撞，對于解決rfid系統(tǒng)中的碰撞問題很有幫助。

    ● shockburst工作模式

    nrf9e5采用nordic公司的shockburst技術(shù)(自動處理前綴、地址和crc)，實現(xiàn)低速數(shù)據(jù)輸入，高速數(shù)據(jù)輸出，從而降低了系統(tǒng)的平均功耗。在shockburst接收模式下，當(dāng)收到一個有效地址的射頻數(shù)據(jù)包時，地址匹配寄存器(am)和數(shù)據(jù)就緒寄存器(dr)通知片內(nèi)mcu把數(shù)據(jù)讀出。在shockburst發(fā)送模式下，nrf905自動給要發(fā)送的數(shù)據(jù)加上前綴和crc校驗碼。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完后，數(shù)據(jù)就緒寄存器(dr)會通