專利名稱：Rfic射頻卡管理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為快速采集并及時(shí)管理和處理數(shù)據(jù)的電子產(chǎn)品，可用于物流領(lǐng)域、統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域、識(shí)別領(lǐng)域等。
背景技術(shù)：
目前一維碼、二維碼技術(shù)并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)作為非接觸式的采集、識(shí)別、存儲(chǔ)等的手段，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但其并不能做到盡善盡美，因?yàn)槠湟譃閮刹糠?，一個(gè)為采集設(shè)備，一個(gè)為管理設(shè)備。采集設(shè)備一般為采集槍，一般只起到采集和傳輸數(shù)據(jù)的作用，沒(méi)有處理數(shù)據(jù)或只具有特定處理數(shù)據(jù)的能力；管理設(shè)備一般為計(jì)算機(jī)，大多比較笨重，不能搬到現(xiàn)場(chǎng)，因而不具有及時(shí)處理數(shù)據(jù)的能力。更為遺憾的是其只具有讀的能力，沒(méi)有寫(xiě)的能力。而接觸式的，如IC卡，雖具有寫(xiě)的能力，但其受環(huán)境的限制，不能在更廣泛的領(lǐng)域使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種通過(guò)RFIC非接觸讀寫(xiě)器與掌上電腦PDA結(jié)合，再結(jié)合相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序形成的RFIC射頻卡管理器?？涩F(xiàn)場(chǎng)對(duì)物品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和管理，解決了管理物資時(shí)采集設(shè)備和管理設(shè)備分離、管理滯后、設(shè)備笨重、受環(huán)境限制等問(wèn)題。
本實(shí)用新型的解決方案是RFIC讀寫(xiě)器設(shè)置在PDA內(nèi)部，其電源線、數(shù)據(jù)線、控制線通過(guò)PDA的SPI接口與PDA連接，并結(jié)合驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序與PDA形成一個(gè)整體，構(gòu)成RFIC射頻卡管理器。
上述的RFIC讀寫(xiě)器由非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片F(xiàn)M1702SL及其外圍電路，以及發(fā)射與接收電路和線圈式天線構(gòu)成；其中FM1702SL的1、24腳分別接外圍能產(chǎn)生13.56MHz的晶振電路的OCSIN、OCSOUT，其2腳接PDA的SPI接口的11腳，其4、6腳為發(fā)射口1和發(fā)射口2分別接發(fā)射與接收電路的兩輸入端TX1、TX2，其5、9、10、17、18腳接電源VCC_SYS，電源VCC_SYS接兩個(gè)并聯(lián)的電容C1、C2后接地，其7、8、11、16、20腳接地，其12、14腳分別作為數(shù)據(jù)輸出和數(shù)據(jù)輸入接PDA的SPI接口的17、18腳，其13腳為時(shí)鐘輸入接PDA的SPI接口的16腳，其15腳接PDA的SPI接口的8腳，其21腳為接收口接到發(fā)射與接收電路的RX端，其22腳接到發(fā)射與接收電路的VMID端，其23腳經(jīng)電阻R3與電源VCC_SYS連接，并接到PDA的SPI接口的19腳，其3、19腳懸空；其中發(fā)射與接收電路為平衡式偶合匹配電路，其分為發(fā)射和接收兩部分，發(fā)射部分為接FM1702SL發(fā)射口1和發(fā)射口2的兩輸入端TX1、TX2分別經(jīng)電感L1、L2后接線圈式天線的兩接線端PIN2、PIN1，同時(shí)分別經(jīng)電容C11、C14后接地，以及分別經(jīng)電容C8、C9和并聯(lián)電容C6\C12、C7\C13后接線圈式天線的中心抽頭和地，接收部分為在天線的接線端PIN1處串接電容C5、電阻R2、電阻R1、電容C4后接地，在電阻R2和電阻R1的中間作為接收端RX與FM1702SL的接收口21腳連接，在電阻R1和電容C4的中間作為VMID端與FM1702SL的22腳連接。
RFIC讀寫(xiě)器的天線為三圈連續(xù)的銅薄線，線的兩端分別為PIN2、PIN1接發(fā)射與接收電路，線的中心抽頭接發(fā)射與接收電路的地。
為適應(yīng)增加RFIC讀寫(xiě)器，同時(shí)延長(zhǎng)本管理器的使用時(shí)間。在掌上電腦PDA內(nèi)部增設(shè)支持RFIC讀寫(xiě)器工作的外置電池及其電源電路。
上述的電源電路由芯片LTC3441及其外圍電路組成，其中LTC3441的1腳通過(guò)電阻R34接電池輸出正端；LTC3441的2、3、6、7、13腳接電池輸出負(fù)端作為地；LTC3441的4腳通過(guò)穩(wěn)壓管D8后接地；LTC3441的4、5腳間接電感L2；LTC3441的8腳作為系統(tǒng)電源輸出，且通過(guò)穩(wěn)壓管D9后接LTC3441的5腳、分別接電容C2和C60后接地、串接電阻R4和R6后接地；LTC3441的9、10腳接電池輸出正端；LTC3441的11腳串接電阻R5和電容C5后接在電阻R4和R6的連接處；LTC3441的12腳接在電阻R4和R6的連接處。
為了能夠監(jiān)測(cè)外置電池的電量還可在電源電路中增加電池監(jiān)測(cè)電路。該電路由芯片MAX6434及其外圍電路組成，其中電池輸出正端串接電阻R125、R120、R115、R119后接地；MAX6434的1腳接在電阻R115和R119的連接處；MAX6434的2腳接地；MAX6434的3腳接在電阻R125和R120的連接處；MAX6434的4腳經(jīng)電阻R121接系統(tǒng)電源，且作為監(jiān)測(cè)輸出；MAX6434的5腳接電池輸出正端。
本實(shí)用新型的有益效果是采用上述方案后，采集設(shè)備和管理設(shè)備形成一個(gè)整體，可及時(shí)采集和處理數(shù)據(jù)，而且體積小巧，攜帶方便。其功能結(jié)合了一維碼、二維碼技術(shù)和接觸式IC卡的長(zhǎng)處，因而應(yīng)用更廣泛。


圖1是本實(shí)用新型內(nèi)部視圖；圖2是PDA背板和外置電池盒；圖3是FM1702SL接線示意圖；圖4是產(chǎn)生13.56MHz的晶振電路圖；圖5是發(fā)射與接收電路的電路圖；圖6是讀寫(xiě)器電路與PDA的SPI接口連接電路圖；圖7是系統(tǒng)電源電路圖；圖8是電池監(jiān)測(cè)電路圖；圖9是本管理器操作程序流程圖；圖10是讀RFIC卡程序流程圖。
圖中，1、原PDA主機(jī)，2、PDA背板及讀寫(xiě)器電路板和天線，3、扁平電纜，4、彈性接觸插頭，5、外置電池及電池盒。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型采用的掌上電腦PDA為SAMSUNG2410，其具有32位RISC處理器，工作主頻203MHz/266MHz；內(nèi)存128M Flash，32M RAM，觸摸屏為3.5英寸256K彩色TFT液晶顯示屏；數(shù)據(jù)接口USB1.1/紅外接口，SPI擴(kuò)展接口；鋰離子聚合物充電電池，1200mAh內(nèi)置電池，本實(shí)用新型中的RFIC讀寫(xiě)器包括非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片F(xiàn)M1702SL、發(fā)射與接收電路和天線。
本實(shí)用新型的RFIC讀寫(xiě)器采用非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片F(xiàn)M1702SL，該芯片是復(fù)旦微電子股份有限公司設(shè)計(jì)的，基于ISO14443標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片，采用0.6微米CMOS EEPROM工藝，支持ISO14443typeA協(xié)議，支持MIFARE標(biāo)準(zhǔn)的加密算法。芯片內(nèi)部高度集成了模擬調(diào)制解調(diào)電路，只需最少量的外圍電路就可以工作，支持SPI接口，數(shù)字電路具有TTL、CMOS兩種電壓工作模式。特別適用于ISO14443標(biāo)準(zhǔn)下讀卡器的應(yīng)用。該芯片的三路電源都可適用于低電壓。下面就FM1702SL在本實(shí)用新型中的應(yīng)用做具體說(shuō)明。圖1是FM1702SL接線示意圖，F(xiàn)M1702SL的1腳為OCSIN、24腳為OCSOUT，分別為晶振輸入和晶振輸出，接外圍能產(chǎn)生13.56MHz的晶振電路(如圖2)。FM1702SL的2腳是IRQ，輸出中斷信號(hào)給PDA，該腳接PDA的SPI接口的11腳。FM1702SL4、6腳為T(mén)X1(發(fā)射口1)和TX2(發(fā)射口2)，輸出13.56MHz的調(diào)制信號(hào)給天線，該兩腳分別接發(fā)射與接收電路的兩輸入端。FM1702SL的5、9、10、17、18腳接電源VCC_SYS，電源VCC_SYS接兩個(gè)并聯(lián)的電容C1、C2后接地。FM1702SL的7、8、11、16、20腳接地，其中7腳為發(fā)射器地，8腳為控制信號(hào)C0，接高電平；11腳為數(shù)字地；16腳為控制信號(hào)C3，接低電平；20腳為模擬地。FM1702SL的12、14腳MISO、MOSI分別作為數(shù)據(jù)輸出和數(shù)據(jù)輸入，接PDA的SPI接口的17、18腳。FM1702SL的13腳為時(shí)鐘輸入，接PDA的SPI接口的16腳。FM1702SL的15腳為接口選通信號(hào)NSS，接PDA的SPI接口的8腳。FM1702SL的21腳為接收口RX，接收外部天線偶合過(guò)來(lái)的13.56MHz卡回應(yīng)信號(hào)，該腳接到發(fā)射與接收電路的RX端。FM1702SL的22腳接到發(fā)射與接收電路的VMID端，輸出一個(gè)參考電壓給接收電路。FM1702SL的23腳為復(fù)位信號(hào)RSTPD，經(jīng)電阻R3與電源VCC_SYS連接，并且接到PDA的SPI接口的19腳。FM1702SL的3、19腳懸空即可。其中電容C1、C2分別為10μF/6.3V、0.1μF/16V；電阻R3為100kΩ。
圖2為晶振電路，該電路能產(chǎn)生13.56MHz的載波信號(hào)。電路中晶體振蕩器采用CXO。CXO的4腳、1腳分別接FM1702SL的1腳晶振輸入OCSIN和24腳晶振輸出OCSOUT，并分別接電容C3和C10后接地，C3、C10皆為15pF/50V；CXO的2、3腳接地。
RFIC讀寫(xiě)器中通過(guò)發(fā)射與接收電路驅(qū)動(dòng)天線與RFIC卡聯(lián)系。這里發(fā)射與接收電路采用平衡式偶合匹配電路，其分為發(fā)射和接收兩部分，發(fā)射部分為接FM1702SL發(fā)射口1和發(fā)射口2的兩輸入端TX1、TX2分別經(jīng)電感L1、L2后接線圈式天線的兩接線端PIN2、PIN1，同時(shí)分別經(jīng)電容C11、C14后接地，以及分別經(jīng)電容C8、C9和并聯(lián)電容C6\C12、C7\C13后接線圈式天線的中心抽頭和地。接收部分為在天線的接線端PIN1處串接電容C5、電阻R2、電阻R1、電容C4后接地，在電阻R2和電阻R1的中間作為接收端與FM1702SL的接收口21腳RX連接，在電阻R1和電容C4的中間作為VMID端與FM1702SL的22腳連接。這里，L1、L2為0.1μH，C11、C14為136pF/50V，C8、C9為15pF/50V，C6、C12、C7、C13為線間電容(線間距1mm，長(zhǎng)度20mm)，C5為27pF/50V，R2為1KΩ，R1為820Ω，C4為0.01μF/16V。
RFIC讀寫(xiě)器中的天線為三圈連續(xù)的銅薄線，大小與PDA背板一致。線的兩端分別為PIN2、PIN1接發(fā)射與接收電路，線的中心抽頭接發(fā)射與接收電路的地。
原PDA設(shè)備的供電電池為1100mAh，由于增加RFIC讀寫(xiě)器，其用電量增加，同時(shí)RFIC管理器要求使用時(shí)間盡可能長(zhǎng)，因此，需要增加外置電池，為此增設(shè)電池盒，通過(guò)彈性接觸插頭4將外置電池并入供電系統(tǒng)。本實(shí)用新型中增加一個(gè)900mAh的鋰電池。
由于增加RFIC讀寫(xiě)器及外置電池，需改造原PDA背板，增加背板容積，將讀寫(xiě)器電路板和天線安置在背板內(nèi)，通過(guò)24芯扁平電纜3將讀寫(xiě)器電路板與PDA的SPI接口插接。讀寫(xiě)器的電源通過(guò)SPI接口的1、2腳提供(如圖6)。同時(shí)改造系統(tǒng)供電電路。采用LTC3441芯片作為系統(tǒng)電源電路的核心，該芯片轉(zhuǎn)換效率高，無(wú)論電池電壓或高或低，皆能給出穩(wěn)定的電壓、電流輸出。該芯片的1腳通過(guò)電阻R34接電池輸出正端；LTC3441的2、3、6、7、13腳接電池輸出負(fù)端作為地；LTC3441的4腳通過(guò)穩(wěn)壓管D8后接地；LTC3441的4、5腳間接電感L2；LTC3441的8腳作為系統(tǒng)電源輸出，且通過(guò)穩(wěn)壓管D9后接LTC3441的5腳、分別接電容C2和C60后接地、串接電阻R4和R6后接地；LTC3441的9、10腳接電池輸出正端；LTC3441的11腳串接電阻R50和電容C5后接在電阻R4和R6的連接處；LTC3441的12腳接在電阻R4和R6的連接處。其中，電阻R34為0Ω，R4、R6分別為348KΩ 、200KΩ，R50為15KΩ；電容C2為6TPCCC33M、C60為0.1μF/16V、C5為22pF/50V；電感L2為4.7μH；穩(wěn)壓管D8和D9皆為L(zhǎng)BRM11120LT3。
為了保證本實(shí)用新型工作的可靠性，系統(tǒng)電源電路中還包括電池監(jiān)測(cè)電路。該電路由芯片MAX6434及其外圍電路組成，其中電池輸出正端串接電阻R125、R120、R115、R119后接地MAX6434的1腳接在電阻R115和R119的連接處；MAX6434的2腳接地；MAX6434的3腳接在電阻R125和R120的連接處；MAX6434的4腳經(jīng)電阻R121接系統(tǒng)電源，且作為監(jiān)測(cè)輸出；MAX6434的5腳接電池輸出正端。監(jiān)測(cè)電路的輸出接到SPI接口的9腳。其中，電阻R125、R120、R115、R119、R121分別為121Ω、5.76KΩ、348KΩ、1.18KΩ、100KΩ。
本管理器的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序根據(jù)PDA提供的軟件開(kāi)發(fā)包SDK、系統(tǒng)定制工具SCK、Embedded VC 4.0和FM1702SL的指令集編寫(xiě)。
圖7是操作本實(shí)用新型的應(yīng)用程序流程圖。上電時(shí)讀寫(xiě)器在掉電狀態(tài)，主機(jī)若需要對(duì)讀寫(xiě)器操作，必須讓TX線上的電平產(chǎn)生變化，可以發(fā)送任何數(shù)據(jù)作到這一點(diǎn)。但為了協(xié)議的統(tǒng)一，約定主機(jī)必須發(fā)送0x00。激活成功MRW-531M2將返回聯(lián)機(jī)成功的應(yīng)答。第二步需要核對(duì)口令，讀寫(xiě)器在核對(duì)口令正確后才會(huì)響應(yīng)用戶的其它命令，在口令核對(duì)正確后，若主機(jī)需要保持連接可以發(fā)送保持連接的命令，發(fā)送過(guò)連接保持幀之后，主機(jī)若不再需要對(duì)MRW531-M2操作，務(wù)必發(fā)送斷開(kāi)連接的命令幀。讀寫(xiě)器在激活之后回保持激活狀態(tài)5秒鐘左右。如果主機(jī)沒(méi)有保持連接并且沒(méi)有任何操作，在5秒鐘之后，讀寫(xiě)器自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
圖8是本實(shí)用新型中讀RFIC卡程序流程圖。讀寫(xiě)器可對(duì)S70卡進(jìn)行讀寫(xiě)。主機(jī)在發(fā)送扇區(qū)讀/寫(xiě)命令之后，其他操作均由MRW-531M2自動(dòng)完成。在操作流程上讀寫(xiě)器整合了一些操作。虛線框中的操作是由讀寫(xiě)器自動(dòng)完成，如果產(chǎn)生錯(cuò)誤則返回操作過(guò)程中的錯(cuò)誤代碼。讀寫(xiě)器可對(duì)多張卡操作，方法如下(假設(shè)對(duì)兩張卡操作)先用請(qǐng)求命令請(qǐng)求所有的卡，然后碰撞出其中一張卡的卡號(hào)。再用停止命令停止這張已知卡號(hào)的卡。然后再用請(qǐng)求命令請(qǐng)求卡，再用碰撞命令即可碰撞出另外一張卡的卡號(hào)，其余操作可參考流程進(jìn)行操作。
下面給出本實(shí)用新型對(duì)S70卡操作的命令集
權(quán)利要求1.RFIC射頻卡管理器，由掌上電腦PDA和RFIC讀寫(xiě)器結(jié)合而成，其特征在于RFIC讀寫(xiě)器設(shè)置在PDA內(nèi)部，其電源線、數(shù)據(jù)線、控制線通過(guò)PDA的SPI接口與PDA連接，并結(jié)合驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序與PDA形成一個(gè)整體，構(gòu)成RFIC射頻卡管理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFIC射頻卡管理器，其特征在于所述的RFIC讀寫(xiě)器由非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片F(xiàn)M1702SL及其外圍電路，以及發(fā)射與接收電路和線圈式天線構(gòu)成；其中FM1702SL的1、24腳分別接外圍能產(chǎn)生13.56MHz的晶振電路的OCSIN、OCSOUT，其2腳接PDA的SPI接口的11腳，其4、6腳為發(fā)射口1和發(fā)射口2分別接發(fā)射與接收電路的兩輸入端TX1、TX2，其5、9、10、17、18腳接電源VCC_SYS，電源VCC_SYS接兩個(gè)并聯(lián)的電容C1、C2后接地，其7、8、11、16、20腳接地，其12、14腳分別作為數(shù)據(jù)輸出和數(shù)據(jù)輸入接PDA的SPI接口的17、18腳，其13腳為時(shí)鐘輸入接PDA的SPI接口的16腳，其15腳接PDA的SPI接口的8腳，其21腳為接收口接到發(fā)射與接收電路的RX端，其22腳接到發(fā)射與接收電路的VMID端，其23腳經(jīng)電阻R3與電源VCC_SYS連接，并接到PDA的SPI接口的19腳，其3、19腳懸空；其中發(fā)射與接收電路為平衡式偶合匹配電路，其分為發(fā)射和接收兩部分，發(fā)射部分為接FM1702SL發(fā)射口1和發(fā)射口2的兩輸入端TX1、TX2分別經(jīng)電感L1、L2后接線圈式天線的兩接線端PIN2、PIN1，同時(shí)分別經(jīng)電容C11、C14后接地，以及分別經(jīng)電容C8、C9和并聯(lián)電容C6\C12、C7\C13后接線圈式天線的中心抽頭和地，接收部分為在天線的接線端PIN1處串接電容C5、電阻R2、電阻R1、電容C4后接地，在電阻R2和電阻R1的中間作為接收端RX與FM1702SL的接收口21腳連接，在電阻R1和電容C4的中間作為VMID端與FM1702SL的22腳連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFIC射頻卡管理器，其特征在于所述的RFIC讀寫(xiě)器的天線為三圈連續(xù)的銅薄線，線的兩端分別為PIN2、PIN1接發(fā)射與接收電路，線的中心抽頭接發(fā)射與接收電路的地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFIC射頻卡管理器，其特征在于在所述的掌上電腦PDA內(nèi)部增設(shè)支持RFIC讀寫(xiě)器工作的外置電池及其電源電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFIC射頻卡管理器，其特征在于在所述的電源電路由芯片LTC3441及其外圍電路組成，其中LTC3441的1腳通過(guò)電阻R34接電池輸出正端；LTC3441的2、3、6、7、13腳接電池輸出負(fù)端作為地；LTC3441的4腳通過(guò)穩(wěn)壓管D8后接地LTC3441的4、5腳間接電感L2；LTC3441的8腳作為系統(tǒng)電源輸出，且通過(guò)穩(wěn)壓管D9后接LTC3441的5腳、分別接電容C2和C60后接地、串接電阻R4和R6后接地；LTC3441的9、10腳接電池輸出正端LTC3441的11腳串接電阻R5和電容C5后接在電阻R4和R6的連接處；LTC3441的12腳接在電阻R4和R6的連接處。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFIC射頻卡管理器，其特征在于在所述的電源電路還包括電池監(jiān)測(cè)電路；該電路由芯片MAX6434及其外圍電路組成，其中電池輸出正端串接電阻R125、R120、R115、R119后接地；MAX6434的1腳接在電阻R115和R119的連接處；MAX6434的2腳接地；MAX6434的3腳接在電阻R125和R120的連接處；MAX6434的4腳經(jīng)電阻R121接系統(tǒng)電源，且作為監(jiān)測(cè)輸出；MAX6434的5腳接電池輸出正端。
專利摘要RFIC射頻卡管理器，是能夠快速采集并及時(shí)管理和處理數(shù)據(jù)的電子產(chǎn)品，可用于物流領(lǐng)域、統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域、識(shí)別領(lǐng)域等。由掌上電腦PDA和RFIC讀寫(xiě)器結(jié)合而成，其特征在于RFIC讀寫(xiě)器設(shè)置在PDA內(nèi)部，其電源線、數(shù)據(jù)線、控制線通過(guò)PDA的SPI接口與PDA連接，并結(jié)合驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序與PDA形成一個(gè)整體，構(gòu)成RFIC射頻卡管理器。采用上述方案后，采集設(shè)備和管理設(shè)備形成一個(gè)整體，可及時(shí)采集和處理數(shù)據(jù)，而且體積小巧，攜帶方便。其功能結(jié)合了一維碼、二維碼技術(shù)和接觸式IC卡的長(zhǎng)處，因而應(yīng)用更廣泛。
文檔編號(hào)G06K1/00GK2911766SQ200520132948
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者馬保國(guó) 申請(qǐng)人:馬保國(guó), 趙創(chuàng)社, 辛后居, 董義成