基于MCF52235 的RFID 通用开发平台设计

　　摘要：RFID 应用系统种类繁多，开发工作上具有一定的重复性，为此通过分析RFID 系统的一般模型，提出了基于构件化封装设计思想的RFID 系统通用开发平台软、硬件模型，利用飞思卡尔公司的32 位ColdFire 系列微控制器MCF52235 设计了RFID 通用开发平台，给出了软、硬件构件设计方案，并在此平台上成功进行了二次开发，实现了学生机房上机刷卡系统。 实践结果表明，这种构件化的平台开发方法有效地提高了软硬件的可重用性和可移植性，使用该RFID 系统通用开发平台进行各种二次应用开发缩短了开发周期。

　　概述

　　射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号在空间上的耦合实现非接触式数据传输，达到自动识别对象并获取相关信息的目的。 目前市场上有大量的、面向众多领域的RFID 应用系统。 在开发这些RFID 系统时， 若因不同的应用需求和应用环境，而将每个RFID 系统孤立看待，无疑会增加开发成本和延长开发周期。 因此，文中基于构件化的封装设计思想设计了一个RFID 系统通用的软硬件平台，对软硬件进行封装，提高软硬件的可重用性和可移植性，在保证系统性能的前提下，避免重复劳动，缩短开发周期。

　　1 总体设计方案

　　1.1 RFID 射频识别系统一般模型

　　RFID 射频识别系统因具体应用不同其组成会有所不同，但是通过分析它们的共性可以建立一个一般的模型， 如图1 所示。 该模型主要由电子标签、射频识别装置即读卡器、PC 主机组成。 电子标签与射频识别装置之间通过耦合元件实现射频信号的空间耦合。 在耦合通道内， 根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

　　

　　一个通用的RFID 系统开发平台是指：此平台以RFID 射频识别系统一般模型为基础，提供开发RFID 射频识别系统通用的硬件和软件构件。 在设计思路上须遵循构件化设计、可二次开发性和平台化设计原则。

　　1.2 RFID 通用开发平台硬件构件模型

　　在一般模型中，电子标签根据自身是否带电源可分为有源标签、无源标签，根据存储方式分为只读标签、读写标签，根据工作距离分为密耦合型标签识别距离1cm 内、近耦合型标签识别距离10 cm内、邻近型标签识别距离100 cm 内。 不同的电子标签识别技术不一样。

　　文中的通用开发平台主要面向无源的近耦合型RFID 应用， 参照ISO/IEC 14443 协议操作13.56 MHz 读写标签（Type A 卡） 或者只读标签（Type B 卡）， 并配备各种常用接口和外设如通用I/O口、网络、串口、SPI、USB、LCD、语音以适应不同的应用。 RFID 通用开发平台硬件构件模型如图2 所示。 在单芯片解决方案中， 通常MCU 内部包含有通用I/O 口和一些内置的功能模块如串口、网络等，因此相对于核心构件MCU 而言，通用I/O 口、SPI、串口、网络是MCU 内部构件，LCD、语音、USB、射频可以看成是其外设构件。

　　

　　1.3 RFID 通用开发平台软件构件模型

　　RFID 通用开发平台软件设计分为两大部分：

　　底层软件构件层和高层构件层。 其中底层软件构件层针对硬件构件编程， 是硬件驱动程序的封装，高层构件层根据用户的实际应用需求调用底层软件构件层封装好的功能函数。 通用平台的软件构件层次模型如图3 所示。 将通用I/O 口的驱动封装为GPIO 构件，各内置功能模块的驱动程序封装为功能构件，合称为内部软件构件。 外设的驱动程序封装为外设软件构件。

　　

　　原则上开发基于此平台的各种应用只需要设计PC 端的应用软件，其余软、硬件构件不需要进行改动，这就是RFID 通用开发平台的构件化封装设计的思想。 高层构件层提供了访问各个构件的网络命令，PC 端主机操作网络、射频、LCD、USB、语音等构件时，只需发送相应的网络命令即可。