RFID 作为一项专业度较高的技术,在一些公司,可能还会专门招聘专业的 RFID 工程师。本篇阐述的涉及到的只是基本选型设计、电路框架,关于 RFID 天线调试、低功耗检卡调试等,后续再其他篇章会继续更新!
主要考量点:
芯片支持的协议、是否支持低功耗检卡、是否能过金融认证、芯片价格
芯片支持协议: ISO14443A/B、ISO15693、 ISO18092 和 ISO21481 等 ISO14443A 卡:Mifare 系列、 Ultralight 系列、 Plus 系列、 CPU 卡系列等。 ISO14443B 卡:身份证、 SR176、 SRI512 等。 ISO15693:NXP 的 ICODE 系列、 TI 的 Tag_it HF-I、 ST LRI 等。 ISO18092:包括读卡模式、卡模式、点对点通信模式。 ISO21481:在 ISO18092 基础上兼容 ISO15693 协议。 LPCD 功能:芯片低功耗检测卡片功能。没有卡片靠近时,芯片处于低功耗状态, 仅需 10uA 电流,就能完成卡片侦测, 当卡片靠近时,芯片侦测到卡片,唤醒单片机读卡。金融认证:PBOC2.0/3.0 标准、 EMV 标准
电路架构: NFC 芯片外部电路通常由以下几个部分组成:供电电路、通信接口电路、天线电路、振荡电路;供电电路:主要包括模拟电源 AVDD、数字电源 DVDD、发射器电源 TVDD、引脚电源 PVDD、测试引脚电源 PVDD2; a. 如果需要提高发射功率可提高 TVDD 的电压,例如 5V 供电的 TVDD 形成的发射功率会比 3V 的要强; b. 芯片的供电电流通常在几十到几百 mA,主要的能量消耗在发射器的电路上。例如 FM175xx 的天线发射电流在 100mA,RC663 则可以达 250mA,因此选择供电芯片、电感器件时,需要注意留足余量; c. 读卡芯片天线 13.56MHz 的正弦波信号会干扰电源,为减少传导干扰,可以在电源端加π型滤波器,但为减少电路设计冗余度,一般情况下不添加。
通信接口:通常都支持 SPI/I2C/UART,一般通过外部引脚配置选择,为方便升级,可做兼容设计;
天线设计:天线电路主要由 4 部分组成:EMC 滤波、匹配电路、天线、接收电路。以 FM17550 为例,如下:
滤波电路:由 L1、C1 组成的低通滤波器用于滤除 13.56MHz 的衍生谐波,该滤波器截止频率应设计在 14MHz 以上。L1 电感不可靠近摆放,以免互相干扰(互感效应)。滤波电路元件匹配公式:f=1/(2π√LC)
匹配电路:用于调节发射负载和谐振频率。射频电路功率受芯片内阻和外阻抗影响,当芯片内阻和外阻抗一致时,发射功率效率最高。 C2 是负载电容,天线感量越大,C2 取值越小。C3 是谐振电容,取值和天线电感量直接相关,使得谐振频率在 13.56MHz。
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