無源RFID芯片H4006及其應用設計

1 H4006芯片介紹

　　H4006的工作頻率范圍為10～15MHz，通常選用13.56MHz來進行身份識別。片內有一個64位可編程存儲器，可用于存儲相關信息。 H4006的信息傳輸方式采用負載調制，編碼為密勒碼（Miller），數據傳輸速率為 26484波特（亦可為其它速率，但需預先選定）。由于H4006內含諧振電路和電源濾波電容，因而使用更方便。H4006在無線方式下為只讀存貯卡，其編程采用在線編程方式。

　　2工作原理

　　2.1內部電路框圖

　　H4006由諧振電路、時鐘提取、分頻鏈、整流電路、電源管理、存儲器、Miller碼產生、負載調制電路等組成，其電路框圖如圖1所示。

　　當整流電路將耦合的射頻（13.56MHz）信號進行整流并經濾波電容C2平滑后，電源管理電路將在電源電壓達到內部電路工作電壓時激活卡內電路， 13.56MHz信號被分頻鏈電路分頻（分頻系數為512），可產生26.484kHz的時鐘，此時鐘即是數據傳送的波特率。如果希望將分頻系數定為 128、256、1024、2048、4096或8192，則需預先選定。存儲在LASERROM中的信息（64位）經讀出后，可通過Miller碼產生器產生Miller碼，同時可用該Miller碼進行負載調制，并將存儲信息送出。

　　2.2電感的參數設置

　　電感L1是該卡上唯一的外接元件，由于諧振電容C1已集成于片內，因此，在13.56MHz時L1的電感值應為1.4μH。為保證載波傳送和負載調制的效果，其Q值選擇在30～40之間為宜。

　　2.3輸出序列

　　卡信息的輸出通常以表1所列的序列循環重復。該輸出序列為一個82位的標準信息結構（STDMS）加9位空隙（Pause）。STDMS結構位采用密勒碼，而9位空隙不用密勒碼。在空隙位，負載調制器開關處于關斷狀態（OFF），空隙位電平為低。

　　表1中，64位數據的構成如下：

1～5位為晶片號組合設置位，每一晶片有一號碼，它們可在1～25之間設置。
6～9位是制造廠保留位。
10～19位為IC名稱位，共10位。
20～32位為用戶標識（ID）位，共13位，它們可由廠家定義。
33～50位為擴展號位，共18位，這是唯一的系統號碼。
51～64位為IC位置號設置位，共14位，可用于指示被加工晶片的精確位置。

　　表1中的CRC碼生成的多項式為x16＋x12＋x5＋1，它符合CCITT/ISO3309－1984標準。CRC碼由64位數據計算生成，并可用移位寄存器實現。該寄存器在每個停止位時復零。

　　另外，輸出序列中的起始位通常為邏輯1，停止位為邏輯0。

　　2．4密勒碼

　　在數據傳送中，采用密勒碼調制的優點是Miller碼中帶有時鐘信息，且具有較好的抗干擾能力。

　　密勒碼的編碼方法見表2，其波形時序如圖2所示。

　　雖然密勒碼的編碼規則是停止位為邏輯0，但其電平隨其前一STMDS位編碼電平的不同而不同。利用9位空隙（Pause）位可將電平拉低，以使起始位具有相同的形式。圖3對此作了清晰的描述。

　　3應用設計

　　圖4給出了H4006的應用系統框圖。該系統由卡和讀卡器兩部分組成。由于H4006是存貯卡，數據傳送僅從卡傳向讀卡器，故讀卡器中可無編碼和調制電路，僅需解調和解碼電路即可。

　　H4006有6個引腳。在射頻工作時為只讀方式，在C1和C2引腳端接入電感L1即可，數據傳輸時，卡和讀卡器天線線圈上的波形示于圖中，該波形由卡中負載調制產生。H4006的另外四個引腳用于測試，VDD和VSS是電源的正負端，TESTn和Tout是測試輸入和輸出端。

?　　圖5所示是讀卡器中的13．56MHz振蕩器和功放電路。圖中，功放電路采用高效率的戊類（E類）放大器，因此L1阻流圈的阻抗應足夠大，并應使流經它的ICC為恒定值，C5用于改善放大器的性能，它可消除晶體管自身輸出電容的影響。當晶體管處于開關狀態時，整個放大器的效率極高。圖中的L3和C9、C11、 C10構成的串聯諧振電路的諧振頻率為13．56MHz，該回路應有較高的Q值，以保證輸出載波為正弦波。事實上，L3還是讀卡器的耦合線圈，它產生的載波電磁場應符合非接觸式IC卡技術標準的要求。L2、C8用于阻隔高次諧波。

　　13．56MHz晶振產生的13．56MHz振蕩信號，一路作為讀卡器中CPU的時鐘，另一路可在放大后用于驅動戊類放大器。

　　將L3上的負載調制信號從C7送出至解調和解碼電路便可獲取數據。解調可以采用包絡檢波方法，來將解調后獲得的密勒碼用密勒碼解碼器恢復為不歸零碼送至微控制器，并從串口送至PC機。