0 引言
目前广泛应用于包装品、书刊、生产线等的条形码技术极有可能被一种全新的高科技射频识别技术(RFID)所取代。RFID的基本工作原理：由读写器发射特定频率的无线电磁波，当非接触IC卡接近读写器时，非接触IC卡接收电磁波能量，并将能量存储起来作为收发器所需的电能，而此时非接触IC卡也开始动作，将卡内存储的识别资料以无线电波的方式传送给读写器，最后等待读写器对资料的的进一步操作。
1 硬件设计
1 多协议读写器模块-S6700芯片
本文的射频识别系统包括读写器、非接触IC卡、天线和PALM设备。S6700芯片是读写器的核心部分。该芯片是TI公司开发的针对非接触IC卡读写的多协议收发器。它工作在13.56Mhz频率下，采用SSOP20封装，+5V供电，内部封装有发送调制器和接收解调器，采用曼彻斯特编码方式。 S6700芯片能够支持以下三种协议：TI TAG-IT协议、ISO/IEC 15693-2、ISO/IEC 14443-2(TYPE A)。
S6700芯片和单片机的通信主要通过时钟线(SCLOCK)、数据输入线(DIN)、数据输出线(DOUT)来完成的(见图一)。S6700芯片上M_ERR线主要表征通信的正确性。
1) Sclock时钟线是双向的。在IC卡响应S6700命令之前必须进行时钟线的切换，将控制权交由S6700芯片控制。而当响应完成时MCU又将夺回时钟线的控制权。
2) Din是S6700芯片数据输入线。当MCU发送数据给S6700芯片时，MCU主要依赖该线传送数据和命令给S6700芯片。
3) Dout是S6700芯片数据输出线。当IC卡向S6700芯片发送回应数据时，S6700芯片通过该线向MCU数据输出。其次DOUT线还用来表征S6700芯片内部数据缓冲区的情况。(后面将详细介绍数据缓冲部分)
4) M_ERR线。在同时读多张卡的时候表征数据的冲突情况。M_ERR线平时为低电平，存在多卡冲突时此线会升为高电平。
2 通信协议
S6700芯片规定一系列的时序，必须严格按照它的时序来一步步的完成操作。
图二 BASIC REQUEST/RESPONSE的完整时序图
其中S6700芯片的Sclock时钟线、Din时钟线、Dout时钟线分别由MCU的P1.2线、P1.4线和P1.5线控制。
2.1 指令时序结构
下面将对图二中S6700芯片一些基本指令的时序结构加以说明。
1) Transmitter Off Command(发送器关闭命令)
图三所示时序作用是快速关闭S6700芯片的载波信号。
2) Transmitter On Command(发送器开启命令)
载波可以被每条指令自动开启(除了configuration commands)。最快开启载波的方法是在寄存器模式下执行一条不带数据域的指令。
3) Clock Switch Command(时钟切换命令)
命令发送过程中，双向时钟线SCLOCK由MCU控制，发送完毕，在接收卡响应之前必须进行时钟线的切换，将控制权交由S6700芯片控制。而当响应完成时MCU又将夺回时钟线的控制权，因此就涉及到时钟切换的问题。
a. TRAN1：在TRAN1过程中，MCU把SCLOCK线的控制权交给读写器。当读写器取得SCLOCK线的控制权后，IC卡会发出S2(相当于卡发出的开始帧)，然后发出数据和ES2(相当于卡发出的结束帧)。MCU放弃时钟接口控制波形。
b. TRAN2：在TRAN2过程中，MCU夺回SCLOCK线的控制权。
4) FIFO Command
因为MCU无法控制读写器向IC卡的写卡速度，所以S6700芯片必须提供一种机制暂时存储来自MCU的数据，这种机制就是缓存器管理机制。S6700芯片有一个16bit的FIFO。在写卡过程中当DOUT为高电平时，SCLOCK将无时钟信号，这时说明S6700芯片缓存器已满，并要求MCU停止发送数据。于是MCU必须等待直到DOUT又变为低电平才能继续发送数据，这时表明S6700芯片缓存器已清空。
以上仅仅介绍了S6700芯片的一些基本时序命令。下面将具体介绍读写器和IC卡相互通信的规则。读写器按照Tag-it协议规定的帧结构向IC卡发出请求指令。IC卡接收到请求后会回复相应的状态信息和数据。
2.2非接触IC卡请求结构
命令帧的典型结构位：起始位S1，指令字，数据域，停止位ES1。其中S1和ES1各为1Bit，指令字为8Bit，数据域长度则要根据具体指令的不同而不同。
因为本文对S6700芯片的操作采用普通模式，所以下面以普通模式为例加以说明。
在普通模式下，命令帧结构如表一。
1) 起始位S1：它用来表征一条命令的开始。S1时序图如下：
2) 命令字节：S6700芯片用一个字节来规定读写器与非接触IC卡通讯时的有关参数。例如，00011011B，表示支持的射频协议是Tag-it，FM调制方式，调制深度100%，返回数据波特率26.69kbit/s。注意：命令字节的发送顺序是高位在先，即：MSB FIRST。
3) 欲写入非接触IC卡内的数据：数据内容符合Tag-it协议的规定即Tag-it帧结构。下面举例S6700芯片使用的Get_Version Request Command(获取版本请求命令)命令来具体描述命令内容的意义。命令格式为0000000011000。
4) 束位ES1：结束位波形是当SCLOCK高电平时DIN发生一个下降沿。它用来表征一条命令的结束。 ES1时序图如下：
2.3 非接触IC卡响应结构(见表二)
1)起始位S2：表示非接触IC卡响应数据的开始，定义为当SCLOCK为高电平时DOUT产生一个上升沿。
2)响应内容：以上述对应Get_Version请求命令的响应命令Get_Version响应命令为例：
3)结束位ES2：表示非接触IC卡响应数据的结束，定义为当SCLOCK为高电平时DOUT发生一个下降沿。
3 PALM和读写器的整合
现在市面上的读写器设备硬件主要包括一个读写头模块、LCD模块、单片机控制模块和键盘输入模块。整个设备成品体积较大携带不方便，操作也不具备通用性。为了解决上述的一些不足。本文提出了PALM和读写器整合的方案。
硬件上选用具有Palm操作系统的PDA设备——PALM。Palm自带的输入设备和LCD大大减少了开发的成本和周期。Palm操作系统提供了丰富的语言包，因此不需要在硬件上扩展汉字模块。PALM和读写器整合的设计使得整个射频识别系统外形小巧、携带方便。
软件上采用J2ME来开发PALM上的应用程序。采用J2ME开发程序的主要优势包括：首先，J2ME提供给Palm的虚拟机KVM大小不到300KB，减小了Palm的开销。其次，用J2ME开发出来的应用程序占用内存非常小。最后J2ME提供KVM的插件实现程序的跨平台机制。
整个系统运行过程如下：通过串口用户利用PALM设备上开发的程序发送命令数据给单片机。然后单片机根据收到的命令控制S6700芯片，后者产生相关的非接触IC卡的命令数据，并发送给非接触IC卡。非接触IC卡收到命令，经过处理后向S6700芯片返回响应数据。最后由单片机对接收数据进行处理后传送给PALM设备并由程序进行处理。
4 结束语
如今RFID的发展及应用十分迅猛，在不久的将来射频识别产品的市场将会十分巨大。
