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多协议完全集成13.56MHz近场通信收发器集成电路设计 - 嵌入式类电子

2019/3/21 20:14:30;
来源:唯样商城 作者:华仔 浏览:326

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摘要: 简介: TRF7970A是一款高性能13.56MHz高频RFID/NFC收发器IC,此器件由一个集成的模拟前端和一个针对ISO15693,ISO14443A,ISO14443B,和FeliCa的内置数据组帧引擎组成。这包括针对ISO14443的高达848kbps的数据速率,包括板上全部组帧和同步任务(在默认模式下)。

  TRF7970A是一款高性能13.56MHz高频RFID/NFC收发器IC,此器件由一个集成的模拟前端和一个针对ISO15693,ISO14443A,ISO14443B,和FeliCa的内置数据组帧引擎组成。这包括针对ISO14443的高达848kbps的数据速率,包括板上全部组帧和同步任务(在默认模式下)。TRF7970A也支持NFC标签类型1,2,3,和4操作。这个架构使得用户能够建立一个完整且划算而又高性能的多协议13.56MHzRFID/NFC/NFC系统和一个低成本微控制器。通过使用器件提供的直接模式中的两个,可执行其它标准,甚至定制的协议。这些直接模式(0和1)使得用户能够完全控制模拟前端(AFE)并获得到原始副载波数据或者非成帧数据(但已经是ISO格式数据)和相关(被提取的)时钟信号的存取权限。

  接收器系统有一个双输入接收器架构。此接收器还包括多种自动和手动增益控制选项。接收到的输入带宽可被选择来包含广泛范围的输入副载波信号选项。通过RSSI寄存器可获得接收到的来自应答机、周围信号源或者内部电平的信号强度。接收器输出可在一个数字化副载波信号和任一集成型副载波解码器间进行选择。所选择的副载波解码器将数据比特流和数据时钟作为输出发送。TRF7970A还包括一个接收器组帧引擎。这个接收器组帧引擎执行CRC或者奇偶校验,移除EOF和SOF设置,并且将数据组织成用于ISO14443-A/B,ISO15693,和FeliCa协议的字节格式。然后通过一个128字节FIFO寄存器,微控制器(MCU)可访问已组帧的数据。

  TRF7970A使用并行微控制器接口的读取器系统

  图4显示了最灵活的TRF7970A应用电路原理图。ISO15693,ISO14443和FeliCa系统都可被设定地址。由于DATA_CLK线路上的低时钟频率,并行接口是将TRF7970A连接至MCU的最稳健耐用的方法。匹配至一个50Ω端口,这样可实现到一个适当匹配的50Ω天线电路或者RF测量设备的连接(例如,一个频谱分析仪或者一个功率计)。

多协议完全集成13.56MHz近场通信收发器集成电路设计

  图显示了一个并行MCU接口的示例应用电路原理图

  一个MSP430F2370(32kB闪存,2kBRAM)显示在图4-1中。最小MCU需求取决于应用要求和编码风格。如果只需支持一个ISO协议或者一个协议的有限命令集,则对于MCU闪存和RAM的要求将会大大减少。请注意递归目录和防冲突命令比单槽运行要求更多的RAM。例如,ISO15693(含主机接口)目前的基准固件大约为8kB,使用512BRAM;对于所有支持的协议(具有同样的主机接口),此基准固件接近12kB且最少使用1kB的RAM。为了实现直接模式0运行需要一个GPIO运行频率能达到13.56MHz的MCU。

  TRF7970A使用包含从器件选择(SS)模式的SPI读取器系统

  图显示了针对使用串行端口接口(SPI)的ISO15693和ISO14443系统而进行了优化的TRF7970A应用电路原理图。较短的SPI线路,无线电设备频率线路的正确隔离,和一个恰当的接地区域对于避免干扰十分重要。DATA_CLK线路上的推荐时钟频率为2MHz。匹配至一个50Ω端口,这样可实现到一个适当匹配的50Ω天线电路或者RF测量设备的连接(例如,一个频谱分析仪或者一个功率计)。电路原理图显示了一个具有SS模式MCU接口的SPI的示例应用电路原理图。

多协议完全集成13.56MHz近场通信收发器集成电路设计

  一个MSP430F2370(32kB闪存,2kBRAM)图。最小MCU需求取决于应用要求和编码风格。如果只需支持一个ISO协议或者一个协议的有限命令集,则对于MCU闪存和RAM的要求将会大大减少。用户应该注意递归目录/防冲突命令比单槽运行要求更多的RAM。例如,ISO15693(含主机接口)目前的基准固件大约为8kB,使用512BRAM;对于所有支持的协议(具有同样的主机接口),此基准固件接近12kB并最少使用1kB的RAM。为了实现直接模式0运行需要一个GPIO运行频率能达到13.56MHz的MCU。

  随着电子产品的快速发展,“智能工具”越来越普及化。智能清洁工具也为人们的生活带来了很大的便利。传统的清洁工具功能相对比较单一,只能吸尘,或只能拖地,且基本是手动的,使用起来比较费力。本文设计的多功能智能环保小车可分为以下几个部分:无线遥感模块、避障模块、寻光模块、红外对射模块、稳压模块、降压模块、电机驱动模块。它可实现洒水、拖地、风干、自动避障等多种功能,并且比较节能。

  电机驱动模块

  采用步进电机控制悬挂物体的准确运动,步进电机不需要使用传感器就能精确定位,但其驱动能有限,故不适合驱动小车。因此,可采用低内阻大电流的四直流电机,其速度相应较好,可以为小车的行走及其他功能更好地提供动力。利用四直流电机模块驱动小车可以实现对小车转向、直行和倒车的控制。图2 所示为四直流电机驱动模块原理图。

  基于AT89C52单片机的智能环保小车电路模块设计

  图2 四直流电机驱动原理图

  避障模块电路设计

  小车车头处装有三个红外传感器,小车在行进时红外传感器发射出红外线,红外线遇到前方的障碍物时会发生漫反射,反射信号被红外传感器接收到以后再传递给单片机,从而通过单片机控制小车做出相应的反应。三只红外传感器分别置于小车前端,不仅方向与小车的前进方向平行,而且对小车与障碍物的相对距离和方位能作出较为准确的判断。图3所示为红外避障模块的原理图。

  基于AT89C52单片机的智能环保小车电路模块设计

  图3 红外避障模块原理图

  红外对射模块

  本红外对射模块主要由电压比较器LM393和对射式红外头组成,工作电压为5V。该模块用于检测升降装置的状态[4]。该模块对装置的灵活度要求较低,用于本智能小车更有利于程序控制[5-6]。图4所示为红外对射模块原理图。

  基于AT89C52单片机的智能环保小车电路模块设计

  图4 红外对射模块

  本设计采用AT89C52单片机作为控制核心系统,设计了一种避障、洒水、拖地、风干为一体的智能环保清洁小车。小车包含了清洁地面系统、供水系统和升降装置等,小车中的水泵实现了洒水功能,车底安装了升降海绵,车尾安装了鼓风机以实现拖地风干功能。小车可在遥控模式、自动模式、自动寻光充电三种模式下工作,实现了多功能控制,并给出了硬件电路设计流程。经过实际测试,能够实现所有功能,且性能稳定。小车可以在遥控、自动、自动寻光充电三种模式下工作,从而体现了它的智能化。与传统清洁小车相比,其功能更完善,且使用起来更方便。经过实际测试,小车实现了所有预期的功能,且能达到预定目标。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
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