随着国内射频读卡控制市场的不断发展，非接触式射频读卡系统被应用于越来越多的领域，智能门禁系统、汽车智能防盗报警装置等都成为RF读卡控制的重要应用领域，而摩托车引擎点火等传统控制领域也开始采用RF读卡控制系统。射频读卡控制的便捷和安全性实现了科技对传统控制领域的发展的促进，同时工业控制中的各种电磁干扰也对射频读卡微控制器提出了更加严格的抗干扰要求性能。为了迎合控制领域的这种需求，很多开云棋牌官网在线客服厂商发展了众多新技术极大改善了单片机的多项性能指标，扩大了8位单片机的应用范围。 本文介绍了采用 8bit单片机的RF读卡控制系统的方案原理及实现。
微控制器
本方案中以 8位单片机 作为控制系统中的控制芯片，这里以微控制器 IC P89LPC932 为例，这是一款 8 位 FLASH 微控制器，采用六倍速 80C51 内核。 P89LPC932 提供内部 PWM 功能， I/O 口可承受 5V ，所有 PIN 脚均有 20mA 的 LED 驱动能力。 P89LPC932A1 片内有 512 字节 E 2 PROM ，字节可擦除，本方案中被用来存放器件序列码或系统设置参数。
发射机应答基站芯片
发射机应答基站芯片用于驱动发射应答系统的天线，将数据调制到天线信号上发送出去，检测并解调发射 感应器芯片 的响应。
感应器芯片是非接触式 R/W 辨识集成电路，连接到芯片上的单一天线线圈，被视为集成电路的电力驱动补给和双向信息的沟通接口。天线和芯片一起构成应答式卡片。在芯片内部有存储区，可以存储相应的卡片信息（如 ID 号等）。
控制原理
RF 基站模块上电后会通过 440uH 的线圈发射 134.2kHz 电磁波，当 RF 感应卡 进入这个电磁场中时，会自动将电磁能转化为电能并自行充电。当 RF 卡充电完毕后， P89LPC932 将控制基站模块解码、读取存于射频卡中的 ID 码，并将它与存于微控制器内部的 EEPROM 中的 ID 码比较，如果两者相同则微控制器会发出 PWM 信号控制点火过程，启动引擎，如果不一致，则发出相应的报警信号 ( 如指示灯闪动 ) 。
读卡器" border="0" hspace="0" src="//www.ninimall.com/files/images/20100811/fdc1e931-11c9-4f81-b6d1-9c3aa9915bdb.jpg" style="WIDTH: 500px; HEIGHT: 182px" width="500" />
图 1
方案介绍
硬件设计部分
在系统方案中，硬件部分包括以下部分：信号接收部分（包括接收天线，基站芯片），核心控制部分（控制芯片），状态指示部分（指示灯）。其中信号接收部分通过天线线圈和 ID 卡进行信号交互，解调、编解码及为卡充电，控制芯片则负责系统的各项功能的实现，指示灯进行各种状态的指示（如异常状态指示等）。以下从具体设计细节介绍。
1．IO驱动
由于本方案中所采用的基站芯片为 5V（VDD）供电，其逻辑输入 (控制信号管脚TXCT, 数据信号管脚SCIO)的最小输入高电平为: V HIGH =0.7*V DD =0.7*5V=3.5V ，高于 P89LPC932的逻辑高电平3.3V。在这个方案中，从图3中可以看出，TXCT脚通过一个NPN管将逻辑高电平抬高，当P89LPC932的P0.0脚高电平时，三极管导通，TXCT脚为低电平。反之，P0.0输出低电平时三极管截止，TXCT脚为高电平（>3.5V），通过这种设计使微控制器输出的高电平信号能够被基站芯片识别。
P89LPC932的I/O口均为5V耐压，可直接接收5V高电平逻辑信号，因此SCIO直接与P89LPC932的P0.1相接。
2．警报闪烁
P89LPC900系列微控制器所有IO口均有LED驱动能力（驱动电流为20mA）, 在本方案中，如图2，P1.0与一个LED灯直接相接，通过控制P1.0的电平变化来实现LED灯闪烁，从而发出警报，警报闪烁频率和次数根据具体设计而定。
3．PWM操作
& nbsp;P89LPC932中有一个CCU单元可简单方便的提供PWM输出控制、输入捕获及输出比较功能。与基本的定时器操作方式的主要不同之处在于比较模块的运行差异，在PWM模式中此模块用于PWM波形的生成。
在方案中控制过程通过 P89LPC932输出PWM进行控制。
软件设计部分
1．主流程（见图3）
图3
如图 3所示，系统上电后，对系统初步初始化，读取RF卡中的ID码，读取后进行CRC校验，如果正确后，则根据卡的种类及卡的ID码进行相应控制及卡的管理，不正确则报警。当系统控制完毕后，进入休闲模式，直到下一次控制。
2．初始化设置
在 P89LPC932中除了(V dd ,V ss ,Reset/P1.5)三个脚外，每个IO脚可被设置成四种I/O模式中的一
种，四种模式为：准双向模式（51单片机标准模式），开漏模式，推挽模式，只输入模式（高阻）。本方案中，如图2，P0.0与SCIO相连，P0.1与TXCT相连，初始化设置为：
1) P0.0为只输入模式（注：在本方案中，所用RF卡为只读卡，因此设置P0.0为只输入模式，可根据具体情况调整），P0.1为准双向模式 。
2) WDSE设置为0，这样用户可以设置WDCLK来设置选择看门狗时钟源。
3． RF ID码读取
图 4
图 4 为读卡通讯时序图， 微控制器通过 TXCT 和 SCIO 管脚与基站芯片交互并对其控制，通过基站对感应卡操作，不同的基站芯片时序图及通讯协议有所差异，因根据实际的方案加以改动。当系统上电后，微控制器通过抬高 TXCT 电平并持续时间 t ini 来使基站芯片初始化并进入空闲模式，随后拉低 TXCT 电平并持续时间 t ch 来通过基站发出电磁场（ RF field ）对感应卡充电，然后抬高 TXCT 电平等候感应卡发送数据，约过时间 t R 后，感应卡将会响应并发来数据。
图 5
如图 5所示，微处理器与基站间的通讯以对射频感应卡的充电过程为开端。当射频卡充电结束，将会发送起始位给射频基站模块并在其后发送卡中存储的ID码，因此微控制器将会在射频卡充电完毕后一直等待起始位的接收，当读取ID码后返回主程序。
图 6
如前所述 ,在硬件初始化完成后，TXCT脚会进行设置以满足时序要求。充电完成后，脚P0.1电平拉高。射频卡会响应, 并根据发送包括数据信息的信号。图6流程为图5中读取卡中ID码步骤的详细过程。如图6所示，协议规定起始位为高电平，为获得稳定的信号，P89LPC932延时20us后判断起始位是否为高电平，如果不是则程序跳到相应的错误处理程序进行处理后返回主程序。当P89LPC932接收到正确的起始位后，将延时64us以跳过起始位（每一个信号位持续64us）并读取其后SCIO传来的数据位。基站模块从射频信号中解码出来的数据是反逻辑的，P89LPC932每读完一位数据，应将其反转后右移入累加器中存储，并且延时64us以读取下一个数据位。当8位数据均读入，P89LPC932将延时64us判断结束位并等待结束位结束。当结束位结束后，微控制器将延时20us（等待下一个字节的稳定信号）并存储整个字节并读取下一个字节，当所有的14个字节读取完毕，返回主程序。不同的基站模块时序图及通讯协议有所差异,可以根据实际的方案对以上设计参数加以相应的修改。
4．CRC校验
成功读取 ID码后，P89LPC932需要将ID码与随之而来的CRC码进行校验。在本方案中，CRC码是根据CRC-CCITT方式得到的。此算法的校验办法由多种，在此仅举位校验算法为例 4 。
在 CRC校验过程中,定义一个16位的联合体（union）regs,联合中每一位均可进行位操作。根据图7中的结构，在程序中定义一个函数对联合体各位及输入的A位进行移位及异或操作，将函数的输入参数设为ID码，当运行程序结束后，结构 体中的各位就应该是与ID码相对应的CRC校验码。如果生成的校验码与读取的CRC校验码相同，则校验通过，否则校验有误。
crcregs regs;
void crcInputBit(bit in)
{
bit a="regs".bits.bit0^in;
regs.bits.bit0=regs.bits.bit1;
regs.bits.bit1=regs.bits.bit2;
regs.bits.bit2=regs.bits.bit3;
regs.bits.bit3=regs.bits.bit4^a;
regs.bits.bit4=regs.bits.bit5;
……
regs.bits.bit8=regs.bits.bit9;
regs.bits.bit9=regs.bits.bit10;
regs.bits.bit10=regs.bits.bit11^a;
regs.bits.bit11=regs.bits.bit12;
……
regs.bits.bit14=regs.bits.bit15;
regs.bits.bit15=a;
}
图 7
值得注意的是：在联合的初始化中，不同的初始值根据 CRC校验码的计算相关，不同的初始值得出不同的校验码结果。
结语
本文利用 8位微控制器芯片控制发射机应答基站芯片的方案为例，介绍了RF CDI的射频读卡控制系统的读卡控制部份的设计。该方案充分利用了微控制器的PWM输出功能，片上EEPROM存储ID码，从而大大减少系统中元件的数目和电路板面积，有利于系统EMI性能并降低系统的成本。这些设计特点使该方案在控制领域具有极其明显的优势。