基于MCF52235 的RFID 通用開發平臺設計

摘要：RFID 應用系統種類繁多，開發工作上具有一定的重復性，為此通過分析RFID 系統的一般模型，提出了基于構件化封裝設計思想的RFID 系統通用開發平臺軟、硬件模型，利用飛思卡爾公司的32 位ColdFire 系列微控制器MCF52235 設計了RFID 通用開發平臺，給出了軟、硬件構件設計方案，并在此平臺上成功進行了二次開發，實現了學生機房上機刷卡系統。 實踐結果表明，這種構件化的平臺開發方法有效地提高了軟硬件的可重用性和可移植性，使用該RFID 系統通用開發平臺進行各種二次應用開發縮短了開發周期。

　　概述

　　射頻識別（RFID，Radio Frequency Identification）是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號在空間上的耦合實現非接觸式數據傳輸，達到自動識別對象并獲取相關信息的目的。 目前市場上有大量的、面向眾多領域的RFID 應用系統。 在開發這些RFID 系統時， 若因不同的應用需求和應用環境，而將每個RFID 系統孤立看待，無疑會增加開發成本和延長開發周期。 因此，文中基于構件化的封裝設計思想設計了一個RFID 系統通用的軟硬件平臺，對軟硬件進行封裝，提高軟硬件的可重用性和可移植性，在保證系統性能的前提下，避免重復勞動，縮短開發周期。

　　1 總體設計方案

　　1.1 RFID 射頻識別系統一般模型

　　RFID 射頻識別系統因具體應用不同其組成會有所不同，但是通過分析它們的共性可以建立一個一般的模型， 如圖1 所示。 該模型主要由電子標簽、射頻識別裝置即讀卡器、PC 主機組成。 電子標簽與射頻識別裝置之間通過耦合元件實現射頻信號的空間耦合。 在耦合通道內， 根據時序關系，實現能量的傳遞、數據的交換。

　　一個通用的RFID 系統開發平臺是指：此平臺以RFID 射頻識別系統一般模型為基礎，提供開發RFID 射頻識別系統通用的硬件和軟件構件。 在設計思路上須遵循構件化設計、可二次開發性和平臺化設計原則。

　　1.2 RFID 通用開發平臺硬件構件模型

　　在一般模型中，電子標簽根據自身是否帶電源可分為有源標簽、無源標簽，根據存儲方式分為只讀標簽、讀寫標簽，根據工作距離分為密耦合型標簽識別距離1cm 內、近耦合型標簽識別距離10 cm內、鄰近型標簽識別距離100 cm 內。 不同的電子標簽識別技術不一樣。

　　文中的通用開發平臺主要面向無源的近耦合型RFID 應用， 參照ISO/IEC 14443 協議操作13.56 MHz 讀寫標簽（Type A 卡） 或者只讀標簽（Type B 卡）， 并配備各種常用接口和外設如通用I/O口、網絡、串口、SPI、USB、LCD、語音以適應不同的應用。 RFID 通用開發平臺硬件構件模型如圖2 所示。 在單芯片解決方案中， 通常MCU 內部包含有通用I/O 口和一些內置的功能模塊如串口、網絡等，因此相對于核心構件MCU 而言，通用I/O 口、SPI、串口、網絡是MCU 內部構件，LCD、語音、USB、射頻可以看成是其外設構件。

　　1.3 RFID 通用開發平臺軟件構件模型

　　RFID 通用開發平臺軟件設計分為兩大部分：

　　底層軟件構件層和高層構件層。 其中底層軟件構件層針對硬件構件編程， 是硬件驅動程序的封裝，高層構件層根據用戶的實際應用需求調用底層軟件構件層封裝好的功能函數。 通用平臺的軟件構件層次模型如圖3 所示。 將通用I/O 口的驅動封裝為GPIO 構件，各內置功能模