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可讀/寫射頻卡芯片e5550及其應用
摘要：介紹了美國TEMIC公司生產的e5550射頻卡的功能和特點，闡述了e5550的使用和操作方法，結合應用實踐指出了使用e5550射頻卡的注意事項。關鍵詞：讀／寫；射頻卡；e5550
１ ｅ５５５０的功能特點
１．１ ｅ５５５０的主要特點
ｅ５５５０是由美國ＴＥＭＩＣ和ＡＴＭＥＬ公司生產的低成本可讀／寫射頻卡芯片。目前國內很多公司均可向用戶提供將ｅ５５５０封裝成標準射頻ＩＣ卡的服務。由于ｅ５５５０可以和低成本的射頻卡基站Ｕ２２７０Ｂ構成完整的射頻卡應用系統（關于Ｕ２２０Ｂ的介紹參見有關文章），且具有很高的性能價格比，因此在公交系統、餐飲服務系統等領域得到了廣泛的應用。筆者將ｅ５５５０射頻卡應用到高校學生水電管理系統中，取得了良好的效果。ｅ５５５０的功能特點如下：
●采用低功耗、低電壓ＣＭＯＳ結構；(范文先生網www.ycxgx.cn收集整理)
●采用非接觸電感耦合方式來獲取電源；
●工作頻率為１００～１５０ｋＨｚ；
●內含２６４位非易失性存儲器，其中２２４位可供用戶自由使用；
●具有存儲區塊保護和密碼保護功能；
●位傳送速率可選。根據需要可以選擇射頻頻率的８、１６、３２、４０、５０、６４、１００、１２８分頻速率進行數據傳送；
●能提供二進制碼、幅移鍵控、頻移鍵控、曼徹斯特編碼和雙相位碼多種調制方式；
●具有多種工作方式可供選擇。
１．２ ｅ５５５０的引腳功能
ｅ５５５０采用ＤＯＷ和ＳＯ８兩種封裝形式，采用ＳＯ８封裝的引腳排列如圖１所示，由于芯片的工作電源是通過連接在引腳１和引腳８的天線感應獲得的，因此將ｅ５５５０芯片封裝到卡內時，第２～７引腳是開路的。ｅ５５５０的引腳功能描述見表１所列。
表1 e5550引腳功能描述
２ 內部結構及工作模式設置
圖２是ｅ５５５０內部結構框圖，現將各主要功能模塊介紹如下：
２．１ ｅ５５５０的內部主要功能模塊
（１） 模擬信號處理前端
模擬信號處理前端一般與射頻卡天線直接連接，它通過射頻卡天線與射頻卡讀寫器基站（以下簡稱基站）天線的電感耦合作用來為芯片提供工作電源，同時通過磁場進行雙向數據傳送。它主要由可對天線感應的交流電壓進行整流的整流回路、時鐘信號拾取回路、用于向基站傳輸數據的可關斷負載和用于從基站接收數據的磁場間隙檢測器構成。
（２）主控制器
主控制器回路主要用于完成以下功能：
●上電后從ＥＥＰＲＯＭ中的“０”數據塊讀取工作模式?
●控制對寄存器的讀／寫訪問?
●進行數據傳送和錯誤信息處理?
●對傳送數據流的操作碼進行解碼?
●在密碼保護模式下進行密碼驗證。
（３） 位速率發生器
由于ｅ５５５０有多種數據傳送速率可供用戶選擇，因此，通過位速率發生器可按照用戶設定的數據傳送速率來產生相應的時鐘信號。
（４）寫譯碼器
對ｅ５５５０的寫操作是靠嚴格控制磁場間隙的時間來完成的，數據“０”和“１”對應著不同的磁場寬度。該回路主要用于從帶有間隙的磁場中檢出真實數據流。
（５）模式寄存器
模式寄存器是一個３２位ＲＡＭ，主要用于存儲從ＥＥＰＲＯＭ的“０”數據塊讀出的用戶模式設置數據，每次上電后或程序復位后將自動執行一次調用操作。
（６）調制器
調制器用于對基站傳送的數據進行調制，調制方式可由用戶在曼徹斯特編碼、二進制編碼和雙相位碼中選擇，考慮到基站解碼的方便，一般選擇曼徹斯特編碼方式。
２．２ ｅ５５５０的存儲器
ｅ５５５０內部的非易失性存儲器共有２６４位，分８個數據塊，每個數據塊由１個鎖定位（Ｌ）和３２位數據位構成，其結構如圖３所示。
每個數據塊的第０位為該數據塊的鎖定位，一旦對應數據塊的該位被置為“１”，則該數據塊將不能再被重新編程，這一點用戶是必須加以注意的，除非該塊的數據為永久密碼或身份識別碼等不需要改變的數據，否則不要將Ｌ位置為“１”。數據塊７一般用于存儲３２位用戶密碼，故在密碼保護模式下對芯片的讀／寫操作均需進行密碼匹配識別。數據塊０用于設置芯片的工作模式，一般情況下。當工作模式確定后，為了防止意外的更改，最好將該數據塊鎖定。
２．３ ｅ５５５０的工作模式設置
ｅ５５５０的工作模式由ＥＥＰＲＯＭ數據塊０的１２～３２位決定，圖４所示為具體格式，具體含義見表２。
表2 e5550工作模式設置描述
３ 對ｅ５５５０的操作和注意事項
除了對ｅ５５５０的工作方式進行正確的設置以外，使用當中必須正確理解ｅ５５５０和基站間傳送數據的規則。下面對讀／寫ｅ５５５０射頻卡的工作過程作以簡要說明。
３．１ 基站向ｅ５５５０傳送數據
基站給ｅ５５５０射頻卡發送數據時，也要對數據進行編碼，以使數據信號加載到天線的發射信號中。ＴＥＭＩＣ低頻段射頻產品采用改變發射天線負載的方式來對信號進行編碼。這種方式用短暫的射頻間隙把射頻信號分割成不同長短的區間，從而實現對數據的編碼。基站傳送數據的起始場間隙比其它間隙要長，這個較長的間隙用于與射頻卡讀數據的同步。ｅ５５５０在接收數據時，將長度為１６～３２個場時鐘（典型值為１０００μｓ）長度的射頻場當作數據“０”，而將４８～６４個場時鐘（典型值為３５０μｓ）長度的射頻場當作數據“１”，標準場間隙時間典型值可取３００μｓ。在編制基站程序時，可以采用中斷射頻場的方法來對數據進行發送。
３．２ 由ｅ５５５０向基站傳送數據
從射頻卡返回給基站的數據采用編碼方式發射，具體采用哪種編碼方式可視具體應用而定。由于基站芯片Ｕ２２７０Ｂ不能自動完成解碼工作，因此，解碼任務主要由與基站連接的微處理器來完成，而這會給程序的編制帶來一定的困難。目前關于曼徹斯特解碼的應用資料較多，因此，建議采用曼徹斯特編碼進行數據的回收。
３．３ 使用注意事項
由于ｅ５５５０采用數據塊方式傳送數據，因而在使用中要注意以下幾個問題：
（１）ｅ５５５０發射數據時的位順序
ｅ５５５０向基站發射數據時是根據工作模式的設置從第１區開始循環發射的。每塊數據的發射都是低位在前高位在后，即每一個數據區數據的發射都是從第１位數據開始到第３２位數據結束，其中各區的鎖定位是不發射的。
（２）存儲位置的確定
ｅ５５５０卡每次讀／寫的單位為３２位，所以要用４個字節的空間存儲一個數據區的數據。因此，進行基站程序設計時，一定要注意字節內的移位操作和字節地址變化的結合，避免出現讀寫數據的混亂，尤其要注意不要對鎖定位產生誤寫入操作。
（３ ）解碼程序的調試
根據對ｅ５５５０發射數據的調制方式，解碼程序的編制必須嚴格遵守相應方式的時序規則。調試過程中最好能使用帶有存儲功能的邏輯分析儀捕捉ｅ５５５０卡返回的數據，然后反復調整程序的時間常數，減少誤碼率，提高數據傳送的效率。
４ 結論
以ｅ５５５０芯片為基片的射頻卡是低成本射頻卡應用系統開發中較好的選擇，由于其工作頻率為１００～１５０ｋＨｚ，因而給基站電路的開發與調試帶來了極大的方便。在筆者承擔的某省教育廳“高校學生公寓水電綜合監控管理系統”項目中，采用Ｕ２２７０Ｂ基站芯片構成用電和用水計量裝置，ｅ５５５０射頻卡作為預付費載體，取得了良好的應用效果。
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