CN2911766Y

CN2911766Y - Rfic射频卡管理器

Info

Publication number: CN2911766Y
Application number: CN 200520132948
Authority: CN
Inventors: 马保国
Original assignee: Xin Houju
Current assignee: Xin Houju
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2015-11-16

Abstract

RFIC射频卡管理器，是能够快速采集并及时管理和处理数据的电子产品，可用于物流领域、统计领域、识别领域等。由掌上电脑PDA和RFIC读写器结合而成，其特征在于：RFIC读写器设置在PDA内部，其电源线、数据线、控制线通过PDA的SPI接口与PDA连接，并结合驱动程序和应用程序与PDA形成一个整体，构成RFIC射频卡管理器。采用上述方案后，采集设备和管理设备形成一个整体，可及时采集和处理数据，而且体积小巧，携带方便。其功能结合了一维码、二维码技术和接触式IC卡的长处，因而应用更广泛。

Description

RFIC射频卡管理器

技术领域

本实用新型为快速采集并及时管理和处理数据的电子产品，可用于物流领域、统计领域、识别领域等。

背景技术

目前一维码、二维码技术并结合计算机技术作为非接触式的采集、识别、存储等的手段，在许多领域得到广泛应用。但其并不能做到尽善尽美，因为其要分为两部分，一个为采集设备，一个为管理设备。采集设备一般为采集枪，一般只起到采集和传输数据的作用，没有处理数据或只具有特定处理数据的能力；管理设备一般为计算机，大多比较笨重，不能搬到现场，因而不具有及时处理数据的能力。更为遗憾的是其只具有读的能力，没有写的能力。而接触式的，如IC卡，虽具有写的能力，但其受环境的限制，不能在更广泛的领域使用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种通过RFIC非接触读写器与掌上电脑PDA结合，再结合相应的驱动程序和应用程序形成的RFIC射频卡管理器。可现场对物品进行数据采集和管理，解决了管理物资时采集设备和管理设备分离、管理滞后、设备笨重、受环境限制等问题。

本实用新型的解决方案是：RFIC读写器设置在PDA内部，其电源线、数据线、控制线通过PDA的SPI接口与PDA连接，并结合驱动程序和应用程序与PDA形成一个整体，构成RFIC射频卡管理器。

上述的RFIC读写器由非接触卡读卡机专用芯片FM1702SL及其外围电路，以及发射与接收电路和线圈式天线构成；其中FM1702SL的1、24脚分别接外围能产生13.56MHz的晶振电路的OCSIN、OCSOUT，其2脚接PDA的SPI接口的11脚，其4、6脚为发射口1和发射口2分别接发射与接收电路的两输入端TX1、TX2，其5、9、10、17、18脚接电源VCC_SYS，电源VCC_SYS接两个并联的电容C1、C2后接地，其7、8、11、16、20脚接地，其12、14脚分别作为数据输出和数据输入接PDA的SPI接口的17、18脚，其13脚为时钟输入接PDA的SPI接口的16脚，其15脚接PDA的SPI接口的8脚，其21脚为接收口接到发射与接收电路的RX端，其22脚接到发射与接收电路的VMID端，其23脚经电阻R3与电源VCC_SYS连接，并接到PDA的SPI接口的19脚，其3、19脚悬空；其中发射与接收电路为平衡式偶合匹配电路，其分为发射和接收两部分，发射部分为：接FM1702SL发射口1和发射口2的两输入端TX1、TX2分别经电感L1、L2后接线圈式天线的两接线端PIN2、PIN1，同时分别经电容C11、C14后接地，以及分别经电容C8、C9和并联电容C6\C12、C7\C13后接线圈式天线的中心抽头和地，接收部分为：在天线的接线端PIN1处串接电容C5、电阻R2、电阻R1、电容C4后接地，在电阻R2和电阻R1的中间作为接收端RX与FM1702SL的接收口21脚连接，在电阻R1和电容C4的中间作为VMID端与FM1702SL的22脚连接。

RFIC读写器的天线为三圈连续的铜薄线，线的两端分别为PIN2、PIN1接发射与接收电路，线的中心抽头接发射与接收电路的地。

为适应增加RFIC读写器，同时延长本管理器的使用时间。在掌上电脑PDA内部增设支持RFIC读写器工作的外置电池及其电源电路。

上述的电源电路由芯片LTC3441及其外围电路组成，其中LTC3441的1脚通过电阻R34接电池输出正端；LTC3441的2、3、6、7、13脚接电池输出负端作为地；LTC3441的4脚通过稳压管D8后接地；LTC3441的4、5脚间接电感L2；LTC3441的8脚作为系统电源输出，且通过稳压管D9后接LTC3441的5脚、分别接电容C2和C60后接地、串接电阻R4和R6后接地；LTC3441的9、10脚接电池输出正端；LTC3441的11脚串接电阻R5和电容C5后接在电阻R4和R6的连接处；LTC3441的12脚接在电阻R4和R6的连接处。

为了能够监测外置电池的电量还可在电源电路中增加电池监测电路。该电路由芯片MAX6434及其外围电路组成，其中电池输出正端串接电阻R125、R120、R115、R119后接地；MAX6434的1脚接在电阻R115和R119的连接处；MAX6434的2脚接地；MAX6434的3脚接在电阻R125和R120的连接处；MAX6434的4脚经电阻R121接系统电源，且作为监测输出；MAX6434的5脚接电池输出正端。

本实用新型的有益效果是：采用上述方案后，采集设备和管理设备形成一个整体，可及时采集和处理数据，而且体积小巧，携带方便。其功能结合了一维码、二维码技术和接触式IC卡的长处，因而应用更广泛。

附图说明

图1是本实用新型内部视图；

图2是PDA背板和外置电池盒；

图3是FM1702SL接线示意图；

图4是产生13.56MHz的晶振电路图；

图5是发射与接收电路的电路图；

图6是读写器电路与PDA的SPI接口连接电路图；

图7是系统电源电路图；

图8是电池监测电路图；

图9是本管理器操作程序流程图；

图10是读RFIC卡程序流程图。

图中，1、原PDA主机，2、PDA背板及读写器电路板和天线，3、扁平电缆，4、弹性接触插头，5、外置电池及电池盒。

具体实施方式

本实用新型采用的掌上电脑PDA为SAMSUNG2410，其具有32位RISC处理器，工作主频203MHz/266MHz；内存128M Flash，32M RAM，触摸屏为3.5英寸256K彩色TFT液晶显示屏；数据接口USB1.1/红外接口，SPI扩展接口；锂离子聚合物充电电池，1200mAh内置电池，

本实用新型中的RFIC读写器包括非接触卡读卡机专用芯片FM1702SL、发射与接收电路和天线。

本实用新型的RFIC读写器采用非接触卡读卡机专用芯片FM1702SL，该芯片是复旦微电子股份有限公司设计的，基于ISO14443标准的非接触卡读卡机专用芯片，采用0.6微米CMOS EEPROM工艺，支持ISO14443typeA协议，支持MIFARE标准的加密算法。芯片内部高度集成了模拟调制解调电路，只需最少量的外围电路就可以工作，支持SPI接口，数字电路具有TTL、CMOS两种电压工作模式。特别适用于ISO14443标准下读卡器的应用。该芯片的三路电源都可适用于低电压。下面就FM1702SL在本实用新型中的应用做具体说明。图1是FM1702SL接线示意图，FM1702SL的1脚为OCSIN、24脚为OCSOUT，分别为晶振输入和晶振输出，接外围能产生13.56MHz的晶振电路(如图2)。FM1702SL的2脚是IRQ，输出中断信号给PDA，该脚接PDA的SPI接口的11脚。FM1702SL4、6脚为TX1(发射口1)和TX2(发射口2)，输出13.56MHz的调制信号给天线，该两脚分别接发射与接收电路的两输入端。FM1702SL的5、9、10、17、18脚接电源VCC_SYS，电源VCC_SYS接两个并联的电容C1、C2后接地。FM1702SL的7、8、11、16、20脚接地，其中7脚为发射器地，8脚为控制信号C0，接高电平；11脚为数字地；16脚为控制信号C3，接低电平；20脚为模拟地。FM1702SL的12、14脚MISO、MOSI分别作为数据输出和数据输入，接PDA的SPI接口的17、18脚。FM1702SL的13脚为时钟输入，接PDA的SPI接口的16脚。FM1702SL的15脚为接口选通信号NSS，接PDA的SPI接口的8脚。FM1702SL的21脚为接收口RX，接收外部天线偶合过来的13.56MHz卡回应信号，该脚接到发射与接收电路的RX端。FM1702SL的22脚接到发射与接收电路的VMID端，输出一个参考电压给接收电路。FM1702SL的23脚为复位信号RSTPD，经电阻R3与电源VCC_SYS连接，并且接到PDA的SPI接口的19脚。FM1702SL的3、19脚悬空即可。其中电容C1、C2分别为10μF/6.3V、0.1μF/16V；电阻R3为100kΩ。

图2为晶振电路，该电路能产生13.56MHz的载波信号。电路中晶体振荡器采用CXO。CXO的4脚、1脚分别接FM1702SL的1脚晶振输入OCSIN和24脚晶振输出OCSOUT，并分别接电容C3和C10后接地，C3、C10皆为15pF/50V；CXO的2、3脚接地。

RFIC读写器中通过发射与接收电路驱动天线与RFIC卡联系。这里发射与接收电路采用平衡式偶合匹配电路，其分为发射和接收两部分，发射部分为：接FM1702SL发射口1和发射口2的两输入端TX1、TX2分别经电感L1、L2后接线圈式天线的两接线端PIN2、PIN1，同时分别经电容C11、C14后接地，以及分别经电容C8、C9和并联电容C6\C12、C7\C13后接线圈式天线的中心抽头和地。接收部分为：在天线的接线端PIN1处串接电容C5、电阻R2、电阻R1、电容C4后接地，在电阻R2和电阻R1的中间作为接收端与FM1702SL的接收口21脚RX连接，在电阻R1和电容C4的中间作为VMID端与FM1702SL的22脚连接。这里，L1、L2为0.1μH，C11、C14为136pF/50V，C8、C9为15pF/50V，C6、C12、C7、C13为线间电容(线间距1mm，长度20mm)，C5为27pF/50V，R2为1KΩ，R1为820Ω，C4为0.01μF/16V。

RFIC读写器中的天线为三圈连续的铜薄线，大小与PDA背板一致。线的两端分别为PIN2、PIN1接发射与接收电路，线的中心抽头接发射与接收电路的地。

原PDA设备的供电电池为1100mAh，由于增加RFIC读写器，其用电量增加，同时RFIC管理器要求使用时间尽可能长，因此，需要增加外置电池，为此增设电池盒，通过弹性接触插头4将外置电池并入供电系统。本实用新型中增加一个900mAh的锂电池。

由于增加RFIC读写器及外置电池，需改造原PDA背板，增加背板容积，将读写器电路板和天线安置在背板内，通过24芯扁平电缆3将读写器电路板与PDA的SPI接口插接。读写器的电源通过SPI接口的1、2脚提供(如图6)。同时改造系统供电电路。采用LTC3441芯片作为系统电源电路的核心，该芯片转换效率高，无论电池电压或高或低，皆能给出稳定的电压、电流输出。该芯片的1脚通过电阻R34接电池输出正端；LTC3441的2、3、6、7、13脚接电池输出负端作为地；LTC3441的4脚通过稳压管D8后接地；LTC3441的4、5脚间接电感L2；LTC3441的8脚作为系统电源输出，且通过稳压管D9后接LTC3441的5脚、分别接电容C2和C60后接地、串接电阻R4和R6后接地；LTC3441的9、10脚接电池输出正端；LTC3441的11脚串接电阻R50和电容C5后接在电阻R4和R6的连接处；LTC3441的12脚接在电阻R4和R6的连接处。其中，电阻R34为0Ω，R4、R6分别为348KΩ 、200KΩ，R50为15KΩ；电容C2为6TPCCC33M、C60为0.1μF/16V、C5为22pF/50V；电感L2为4.7μH；稳压管D8和D9皆为LBRM11120LT3。

为了保证本实用新型工作的可靠性，系统电源电路中还包括电池监测电路。该电路由芯片MAX6434及其外围电路组成，其中电池输出正端串接电阻R125、R120、R115、R119后接地MAX6434的1脚接在电阻R115和R119的连接处；MAX6434的2脚接地；MAX6434的3脚接在电阻R125和R120的连接处；MAX6434的4脚经电阻R121接系统电源，且作为监测输出；MAX6434的5脚接电池输出正端。监测电路的输出接到SPI接口的9脚。其中，电阻R125、R120、R115、R119、R121分别为121Ω、5.76KΩ、348KΩ、1.18KΩ、100KΩ。

本管理器的驱动程序和应用程序根据PDA提供的软件开发包SDK、系统定制工具SCK、Embedded VC 4.0和FM1702SL的指令集编写。

图7是操作本实用新型的应用程序流程图。上电时读写器在掉电状态，主机若需要对读写器操作，必须让TX线上的电平产生变化，可以发送任何数据作到这一点。但为了协议的统一，约定主机必须发送0x00。激活成功MRW-531M2将返回联机成功的应答。第二步需要核对口令，读写器在核对口令正确后才会响应用户的其它命令，在口令核对正确后，若主机需要保持连接可以发送保持连接的命令，发送过连接保持帧之后，主机若不再需要对MRW531-M2操作，务必发送断开连接的命令帧。读写器在激活之后回保持激活状态5秒钟左右。如果主机没有保持连接并且没有任何操作，在5秒钟之后，读写器自动进入待机状态。

图8是本实用新型中读RFIC卡程序流程图。读写器可对S70卡进行读写。主机在发送扇区读/写命令之后，其他操作均由MRW-531M2自动完成。在操作流程上读写器整合了一些操作。虚线框中的操作是由读写器自动完成，如果产生错误则返回操作过程中的错误代码。读写器可对多张卡操作，方法如下(假设对两张卡操作)：先用请求命令请求所有的卡，然后碰撞出其中一张卡的卡号。再用停止命令停止这张已知卡号的卡。然后再用请求命令请求卡，再用碰撞命令即可碰撞出另外一张卡的卡号，其余操作可参考流程进行操作。

下面给出本实用新型对S70卡操作的命令集：

Claims

1.RFIC射频卡管理器，由掌上电脑PDA和RFIC读写器结合而成，其特征在于：RFIC读写器设置在PDA内部，其电源线、数据线、控制线通过PDA的SPI接口与PDA连接，并结合驱动程序和应用程序与PDA形成一个整体，构成RFIC射频卡管理器。

2.根据权利要求1所述的RFIC射频卡管理器，其特征在于：所述的RFIC读写器由非接触卡读卡机专用芯片FM1702SL及其外围电路，以及发射与接收电路和线圈式天线构成；其中FM1702SL的1、24脚分别接外围能产生13.56MHz的晶振电路的OCSIN、OCSOUT，其2脚接PDA的SPI接口的11脚，其4、6脚为发射口1和发射口2分别接发射与接收电路的两输入端TX1、TX2，其5、9、10、17、18脚接电源VCC_SYS，电源VCC_SYS接两个并联的电容C1、C2后接地，其7、8、11、16、20脚接地，其12、14脚分别作为数据输出和数据输入接PDA的SPI接口的17、18脚，其13脚为时钟输入接PDA的SPI接口的16脚，其15脚接PDA的SPI接口的8脚，其21脚为接收口接到发射与接收电路的RX端，其22脚接到发射与接收电路的VMID端，其23脚经电阻R3与电源VCC_SYS连接，并接到PDA的SPI接口的19脚，其3、19脚悬空；其中发射与接收电路为平衡式偶合匹配电路，其分为发射和接收两部分，发射部分为：接FM1702SL发射口1和发射口2的两输入端TX1、TX2分别经电感L1、L2后接线圈式天线的两接线端PIN2、PIN1，同时分别经电容C11、C14后接地，以及分别经电容C8、C9和并联电容C6\C12、C7\C13后接线圈式天线的中心抽头和地，接收部分为：在天线的接线端PIN1处串接电容C5、电阻R2、电阻R1、电容C4后接地，在电阻R2和电阻R1的中间作为接收端RX与FM1702SL的接收口21脚连接，在电阻R1和电容C4的中间作为VMID端与FM1702SL的22脚连接。

3.根据权利要求2所述的RFIC射频卡管理器，其特征在于：所述的RFIC读写器的天线为三圈连续的铜薄线，线的两端分别为PIN2、PIN1接发射与接收电路，线的中心抽头接发射与接收电路的地。

4.根据权利要求1所述的RFIC射频卡管理器，其特征在于：在所述的掌上电脑PDA内部增设支持RFIC读写器工作的外置电池及其电源电路。

5.根据权利要求4所述的RFIC射频卡管理器，其特征在于：在所述的电源电路由芯片LTC3441及其外围电路组成，其中LTC3441的1脚通过电阻R34接电池输出正端；LTC3441的2、3、6、7、13脚接电池输出负端作为地；LTC3441的4脚通过稳压管D8后接地LTC3441的4、5脚间接电感L2；LTC3441的8脚作为系统电源输出，且通过稳压管D9后接LTC3441的5脚、分别接电容C2和C60后接地、串接电阻R4和R6后接地；LTC3441的9、10脚接电池输出正端LTC3441的11脚串接电阻R5和电容C5后接在电阻R4和R6的连接处；LTC3441的12脚接在电阻R4和R6的连接处。

6.根据权利要求4所述的RFIC射频卡管理器，其特征在于：在所述的电源电路还包括电池监测电路；该电路由芯片MAX6434及其外围电路组成，其中电池输出正端串接电阻R125、R120、R115、R119后接地；MAX6434的1脚接在电阻R115和R119的连接处；MAX6434的2脚接地；MAX6434的3脚接在电阻R125和R120的连接处；MAX6434的4脚经电阻R121接系统电源，且作为监测输出；MAX6434的5脚接电池输出正端。