CN210534794U

CN210534794U - 一种rfid多通道读卡电路

Info

Publication number: CN210534794U
Application number: CN201922260594.0U
Authority: CN
Inventors: 何锋
Original assignee: Shenzhen Zhonghui Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen ruidiyou Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2029-12-17

Abstract

本实用新型公开了一种RFID多通道读卡电路，包括：通讯接口模块、单片机、读卡芯片、射频切换模块以及多个RF天线板；所述通讯接口模块一端与外部的控制器连接，其另一端与所述单片机连接，所述单片机与所述读卡芯片连接，所述单片机和所述读卡芯片均与所述射频切换模块连接，所述射频切换模块分别与多个所述RF天线板连接。该电路通过射频切换模块实现了小信号开关切换射频读卡信号，采用低功耗小信号开关方式，整个电路器件集成度更高，且成本更低，易于批量生产，且电路无噪声、响应速度快、功耗低，符合节能环保的要求，同时，该电路通过通讯接口模块的合理设置实现了外部控制器与单片机的安全通信，电路具备更高的安全性能。

Description

一种RFID多通道读卡电路

技术领域

本实用新型涉及RFID识别与加密控制技术领域，更具体的说是涉及一种RFID多通道读卡电路。

背景技术

RFID(射频识别)是一种通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触的无线通信技术。其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。为了保证识别效率，多通道RFID识别技术应运而生，多通道RFID识别过程一般通过射频切换电路配合多个天线完成多通道读卡工作。行业内目前使用的RFID射频切换电路大致分为以下三种：

1、通过控制射频集成开关切换方式；

2、通过控制三极管、二极管、电阻、电容、电感和等分立元件组成射频开关切换电路；

3、通过控制继电器的开关切换方式。

上述三种RFID射频切换电路存在着如下问题：

1、射频开关集成电路方式，成本高昂，功耗大。

2、三极管和电阻、电容、电感组成的分立元件功率放大电路，信号损耗大，元件集成度低；且响应时间慢，容易受外部环境干扰造成信号失真或异常。

3、继电器开关切换电路的继电器寿命有限，开关响应慢，噪音大，功耗大。

上述问题的存在使得现有的RFID多通道读卡器件工作稳定性难以保证，且成本较高、响应速度慢，难以满足实际使用需求。

因此，如何提供一种集成度高、成本更低且高效稳定的RFID多通道读卡电路是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种RFID多通道读卡电路，该电路采用低功耗小信号开关方式，体积小，成本低，易于批量生产，解决了现有的RFID多通道读卡器件工作稳定性难以保证，且成本较高、响应速度慢，难以满足实际使用需求的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种RFID多通道读卡电路，包括：通讯接口模块、单片机、读卡芯片、射频切换模块以及多个RF天线板；

所述通讯接口模块一端与外部的控制器连接，其另一端与所述单片机连接，所述单片机与所述读卡芯片连接，所述单片机和所述读卡芯片均与所述射频切换模块连接，所述射频切换模块分别与多个所述RF天线板连接。

进一步地，所述通讯接口模块包括RS485收发电平转换芯片及其外围电路，所述RS485收发电平转换芯片一端与外部的控制器连接，其另一端与所述单片机连接。

具体地，所述RS485收发电平转换芯片的型号为SP3485。RS485收发转换芯片用于将RS485输入信号转换输出为单片机可以识别信号，

具体地，所述单片机型号为MT031FK6，所述单片机芯片与RS485收发电平转换芯片连接再与外部控制器进行加密通信，从而保证了单片机与外部控制器通信过程的安全可靠。

进一步地，所述射频切换模块包括多个射频开关芯片，所述射频开关芯片分别与所述单片机和所述读卡芯片上相应的引脚连接，每个所述射频开关芯片还与至少一个所述RF天线板连接。

具体地，所述射频开关芯片的型号为RS2105XN。所述射频开关芯片主要完成多通道读卡过程中通道间的切换工作。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种RFID多通道读卡电路，该电路通过射频切换模块实现了小信号开关切换射频读卡信号，采用低功耗小信号开关方式，整个电路器件集成度更高，且成本更低，易于批量生产，且电路无噪声、响应速度快、功耗低，符合节能环保的要求，同时，该电路通过通讯接口模块的合理设置实现了外部控制器与单片机的安全通信，电路具备更高的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种RFID多通道读卡电路的结构架构示意图；

图2为本实用新型实施例中RFID多通道读卡电路的电路原理示意图；

图3为本实用新型实施例中RFID多通道读卡电路寻卡过程的流程示意图；

图4为本实用新型实施例中读卡芯片进行安全认证的过程的原理示意图;

图5为本实用新型实施例中单片机的电路原理图；

图6为本实用新型实施例中读卡芯片的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见附图1，本实用新型实施例公开了一种RFID多通道读卡电路，包括：通讯接口模块1、单片机2、读卡芯片3、射频切换模块4以及多个RF天线板5；

通讯接口模块1一端与外部的控制器连接，其另一端与单片机2连接，单片机2与读卡芯片3连接，单片机2和读卡芯片3均与射频切换模块4连接，射频切换模块4分别与多个RF天线板5连接。

在一个具体的实施例中，通讯接口模块1包括RS485收发电平转换芯片及其外围电路，RS485收发电平转换芯片一端与外部的控制器连接，其另一端与单片机2连接。

具体地，RS485收发电平转换芯片的型号为SP3485。RS485收发转换芯片用于将RS485输入信号转换输出为单片机可以识别信号。

具体地，单片机的型号为MT031FK6,单片机与RS485收发电平转换芯片连接再与外部控制器进行加密通信，从而保证了单片机与外部控制器通信过程的安全可靠。

在一个具体的实施例中，射频切换模块4包括多个射频开关芯片，射频开关芯片分别与单片机2和读卡芯片3上相应的引脚连接，每个射频开关芯片还与至少一个RF天线板5连接。

具体地，射频开关芯片的型号为RS2105XN。射频开关芯片主要完成多通道读卡过程中通道间的切换工作。

参见附图2，型号为SP3485的RS485收发电平转换芯片U7通过外围电路与型号为MT031FK6的单片机U1上的485串口连接，单片机U1还通过其上相应的引脚与型号为ZRHF600的读卡芯片U3连接，射频开关芯片共设置三个，分别是射频开关芯片U2、U4和U5，三个射频开关芯片分别通过其上相应的引脚与单片机U1上相应的引脚连接，且三个射频开关芯片分别通过其上相应的引脚及外围电路与读卡芯片U3连接，在多通道模式下，RF天线板设有5个，分别是RF天线板J2、J3、J5、J6、J7，射频读卡芯片U2通过其上的引脚与RF天线板J2和J3连接，射频读卡芯片U4通过其上的引脚与RF天线板J5和J6连接，射频读卡芯片U5通过其上的引脚与RF天线板J7连接。具体的引脚连接关系以及具体的电路器件布置关系以图2所示为准。

在本实施例中，外部的控制器通过通讯接口模块与单片机进行加密通信，单片机接收到控制器命令后进行硬件DES/3DES解密，在获取到相关命令后开始控制读卡芯片和射频切换模块进行寻卡，参见附图3，寻卡操作如下：

1.发送：射频RF信号从读卡芯片的引脚TX1和TX2输出，可以直接驱动RF天线板。调制信号及引脚TX1和引脚TX2输出的射频信号类型（已调或无调制载波）相位关系均可由读卡芯片内相应的寄存器控制。

2.接收：通过RF天线接收来自非接触式IC卡的调制载波信号，载波解调采用正交解调电路，正交解调所需的I和Q时钟（两者相差为90°）可在读卡芯片内产生。解调后由所得副载波调制信号经过放大、滤波等相关电路，判决电路进行副载波解调，其中，放大电路的增益可由PCD读卡芯片的相应寄存器的设置来控制。

当寻到卡后开始读卡片内容，加解密方式如下：

PCD读卡芯片用随机数、卡的序列号和密钥进行加密，采用三次认证过程，如图4所示。

A.B发送随机数RB；

B.A发送TokenAB到B；

C.B接收到报文TokenAB后，对加密部分进行解密，并验证标识符B和随机数RB的正确性，验证在A发送到B的RB与包含在TokenAB中的随机数是否一致；

D.B发送TokenBA到A；

E.A接收到报文TokenBA后，对加密部分进行解密，并检查随机数的一致性。

通道1读卡完成后把数据上传到控制设备，等待命令操作天线2、3、4、5读卡，依此循环往下。

本实施例提供的电路是结合现有的RFID普通技术基础上，增加了小信号开关切换射频读卡信号。另外增加了终端硬件和卡片三重相互认证，硬件DES/3DES加密控制和通信控制电路，并在RF通道具备反攻击保护，终端设备具有极高保密性和逻辑处理功能。单片机通过控制读卡芯片和射频开关芯片，快速完成多通道读卡工作。

综上所述，本实用新型公开的RFID多通道读卡电路，与现有技术相比，具有如下优点：

1、该电路通过射频切换模块实现了小信号开关切换射频读卡信号，采用低功耗小信号开关方式，整个电路器件集成度更高，且成本更低，易于批量生产，且电路无噪声、响应速度快、功耗低，符合节能环保的要求；

2、性能稳定、效率高，操作灵活，且易于扩展；

3、该电路通过通讯接口模块的合理设置实现了外部控制器与单片机的安全通信，通过多重加密技术防止泄密，电路具备更高的安全性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种RFID多通道读卡电路，其特征在于，包括：通讯接口模块、单片机、读卡芯片、射频切换模块以及多个RF天线板；

2.根据权利要求1所述的一种RFID多通道读卡电路，其特征在于，所述通讯接口模块包括RS485收发电平转换芯片及其外围电路，所述RS485收发电平转换芯片一端与外部的控制器连接，其另一端与所述单片机连接。

3.根据权利要求2所述的一种RFID多通道读卡电路，其特征在于，所述RS485收发电平转换芯片的型号为SP3485。

4.根据权利要求1所述的一种RFID多通道读卡电路，其特征在于，所述单片机的型号为MT031FK6。

5.根据权利要求1所述的一种RFID多通道读卡电路，其特征在于，所述射频切换模块包括多个射频开关芯片，所述射频开关芯片分别与所述单片机和所述读卡芯片上相应的引脚连接，每个所述射频开关芯片还与至少一个所述RF天线板连接。

6.根据权利要求5所述的一种RFID多通道读卡电路，其特征在于，所述射频开关芯片的型号为RS2105XN。