TEMIC RFID卡原理及应用

0 引言

射频识别(即Radio Freqency Identification，以下简称RFID)技术是90年代兴起的一项自动识别技术。它是利用无线射频方式进行非接触式双向通信的，与磁卡,IC卡等接触式识别技术不同。RFID系统的卡片与读写器之间，无须物理接触即可完成识别，因此，可实现多目标识别、运动目标识别，可应用在更广泛的场合中。

根据工作频率的不同，RFID系统可分为低频、中频、高频系统。低频系统一般工作在100～500 kHz，中频系统工作在10～15 MHz左右，它们主要适用于距离短、成本低的识别。而高频系统可达850～950 MHz及2.4～5GHz的微波段，适合于识别距离长、读写数据率高的场合。本文介绍的TFMIC RFID卡，属于低频卡，工作频率范围为100～150 kHz，识别的最大距离可达20余厘米。该卡是一种价格低、可靠性强、发射距离较远的RFID卡。下面就TFMIC RFID卡的工作原理及应用作一介绍。

1 TEMIC RFID卡的工作原理

图1为TFMIC RFID系统工作的总体框图，由TFMIC RFID卡、读写器以及数据管理等系统组成。e5550为封装在卡片内部的读写识别芯片，是无源的;U2270B为读写器接口芯片;MCU为微控制器,PC机负责系统的数据管理。

图1中读写器与卡片之间的数据交换是通过无线射频的方式进行的。U2270B无线发射125 kHz的电磁波，卡片接收电磁波感应，通过整流滤波可产生卡片所需的工作电源o U2270B向卡片写数据是通过很短的间隙(gap)中断RF(射频)场而实现的。0和1分别代表两间隙之间RF场的不同宽度(见图4)。而U2270B在卡片读数据时以某种调制方式(如FSK,PSK和Manchester等)把数字信号以射频形式发出的。U2270B支持PSK和Nlanche ster等调制方式。

1. 1 e5550内部结构

e5550为封装在片片内部的读写识别芯片,其功能强弱直接关系到卡片的质量及使用范围。图2为e5550内部结构框图。

图2的模拟前端是负责天线与内部电路的接口;解码器用于解读写器发来的信号码，控制器负责整个芯片的控制任务;波特率发生器用于产生一定波特率的钟信号，保持与读写器的同步;方式寄存器是存放芯片工作的方式字的;存贮器用于保存输入的信息;调制器负责待发送二进制信号的调制。

图3为e5550内部存贮器结构。e5550内部共有264比特EEPROM，分为8块,每块33比特o每块第1位为锁定位(Look bit)。若锁定位为1，则该块只可读不可写(包括锁定位自身)。第0块为e5550的方式字(Mode Data),0块只能写不能读。第1～6块为用户数据区，第7块是在密码方式下存贮的密码，否则可作为用户数据区。用户可通过写方式字(0块)达到不同的使用目的。

图4为卡片上电复位、装载0块以及读写模式下RF场波形。卡片进入读写器的识别范围以后，通过RF场获得能量后上电复位(POR)自动装载0块，随后为读/写模式下RF场波形。

1.2 U2270B引脚及其功能

U2270B为读写器接口芯片，是实现读写器识别与控制的关键芯片，采用16脚封装。引脚排列如图5所示，各引脚功能如表1。

2 TEMIC RFID卡应用

TEMIC RFID卡是一种价格低廉、安全可靠的非接触式IC卡，可广泛应用于交通、医疗、餐饮、考勤、汽车防盗、门禁保安等领域。

图6为TEMIC RFID卡的典型应用电路。图中89C2051单片机为控制器，通过U2270B可完成对卡片的读写。在读卡时，单片机通过定时/计数器，对由U2270B输入的调制信号解调成二进制数据;写卡也是利用定时/计数器控制的，把二进制数据调制成两间隙(gap)间宽度不等的脉冲，经U2270B以射频形式发射出去。另外单片机通过MAX232可完成与上位PS机的通信。此硬件配合适当的软件可构成不同的应用系统。