基于RFID技术的签到系统设计

陈蓉 李龙 成都理工大学信息科学与技术学院

基于RFID技术的签到系统设计

陈蓉 李龙 成都理工大学信息科学与技术学院

本系统采用意法半导体公司的互联性32位ARM微控制器，以读写器芯片（MFRC522）为核心的控制电路对13.56MHz射频卡进行数据采集并显示，将数据存放在SD卡，兼有通过USB从外部存储器导入/导出数据，以太网发送数据至服务器端等功能。系统具有IAP（In Application Program）升级功能，无需复杂操作即可完成系统升级。

RFID ARM 以太网 IAP升级 便携

1 引言

利用RFID技术的签到系统已广泛应用于日常生活与工作中，在许多场所对指定人员身份信息进行采集是十分有必要的。RFID技术在教学领域也有着广泛的应用，引入这项技术可提高教学工作效率。

2 设计方案

2.1 系统结构总述

本系统是针对大学校园一卡通所设计的一款射频卡信息读取并进行相应处理的签到系统。

图2-1 系统结构图

2.2 系统各单元功能介绍

系统采用MPU（Microprocessor Unit）为核心进行数据分析和处理，辅以外围电路和软件系统构成整个签到系统。以MPU为核心的系统结构编程简单，集成度高，功能丰富等特点，在控制领域有着广泛的应用。其各功能单元简介如下：

①主控制器：主控制器采用ARM Cortex-M3架构，这类处理器拥有32位内核，采用哈弗结构，支持多硬件中断处理，能满足诸多工控领域的复杂要求。本系统中需要进行射频信号处理、文件数据处理、网络数据处理等多项复杂操作，用此类控制器能满足要求。

②射频控制：RFID按其工作载波频率可分为：低频（125KHz）、高频（13．56MHz）、超高频（433MHz,915MHz）和微波（2．45GHz，5．8GHz）。如公交卡，二代身份证，学生卡等均采用13．36MHz频率，所以在本系统中用13．56MHz为工作频率的射频读写芯片。射频卡是无源卡，本身不具有供电功能，需要借助射频读写电路来进行供电和数据修改，因此，射频读写电路是进行射频卡数据采集的关键电路。

③文件系统：文件系统作为软件部分，文件的导入、导出，系统数据存储，升级工作都需要文件系统的支持，其负责与各物理接口（USB,SD卡）的连接，管理数据的存取。

④以太网控制：在互联网时代，网络数据处理是必不可少的，因此，系统加入以太网功能，通过网络将数据发送至服务器，从而进行数据的再处理。

3 硬件设计

系统的控制器是STM32F107VCT6，是一款32位的微控制器，JTAG、复位电路、振荡电路是STM32F107VCT6系统的基本电路。LCD采用12864点阵显示器，采用SPI接口方式与SD卡连接，UART接口方式与RC522连接，USB为2．0全速，STM32F107VCT6与以太网PHY芯片DP83848采用17线的MII连接方式。

图3-1 系统硬件结构

4 软件设计

系统有两部分软件：IAP固件和APP应用软件。系统上电之后，先执行IAP固件，它固化在Flash中完成系统引导和软件升级。IAP程序先检测升级按键是否按下，如果按下，初始化USB主机并从U盘读取指定的升级文件，升级成功，系统自动重启。如没有检测到升级按键按下，则执行APP程序。APP程序是应用软件的主体，它完成系统的所有功能。进入APP程序后，等待用户选择导入，导出，选课等命令，然后执行相应的功能。

5 系统调试

射频调试系统采用的是Philips的MFRC522读卡模块，由于射频电路的天线部分尺寸，宽度等参数都已设计好了，调试中主要进行UART接口、密钥验证和扇区读取等工作。调试中也采用了专业的射频卡读写器进行辅助测试，主要测试射频卡的密钥验证和扇区读写。

6 总结

学习基于STM32的射频识别技术，包括射频识别、STM32系列微控制器、以太网及网络知识、文件系统和USB协议等，设计本系统让我学习思考问题，提高解决问题的能力。

[1]曾兴雯.高频电路原理与分析[M].第三版.西安：西安电子科技大学出版社，2001

[2]董诗白.模拟电子技术基础[M].第三版.北京：高等教育出版社，2001