Et nyt designskema for RFID-ladesystem

1. Introduktion

RFID-teknologi (Radio Frequency IDentification), det vil sige radiofrekvensidentifikationsteknologi, er en kommunikationsteknologi, der i øjeblikket er meget udbredt i forskellige opladningssituationer, såsom opladningssystemer til offentlig transport, ladesystemer til parkeringspladser osv. Nuværende systemer, der bruger RFID-teknologi som regel bruge RS-485 og pc til dataudveksling. RS-485 bruger dog en enkelt masterknude og anvender polling-tilstand, så der er problemer med lav realtidsydelse og lav kommunikationseffektivitet.

Med det kontinuerlige spring i niveauet for datalogi og behovene for industriel udvikling har industrielle kontrolsystemer oplevet transformationen fra basisinstrumentstyringssystemer, centraliserede digitale kontrolsystemer, distribuerede styresystemer til de nu udbredte feltbuskontrolsystemer. CAN (Controller Area Net) bus er en feltbus baseret på serielt kommunikationsnetværk. CAN-bussen anvender en multi-master arbejdstilstand, og enhver node på netværket kan til enhver tid sende information til andre noder på netværket. Samtidig bruger CAN-bussen ikke-destruktiv voldgiftsteknologi. Når to eller flere noder transmitterer data til netværket på samme tid, vil noden med en lavere prioritet stoppe med at sende, indtil noden med en højere prioritet er færdig med at sende dataene. Dette er effektivt. for at undgå busstrid. CAN-kommunikationsafstanden kan nå op til 10 km/5 kbps, og kommunikationshastigheden kan nå op til 1 Mbps. Hver ramme af CAN-data har CRC-kontrol eller andre detektionsmetoder for at sikre pålideligheden af datakommunikation.

Når der opstår en alvorlig fejl i en CAN-knude, vil knudepunktet automatisk lukke ned, hvilket ikke påvirker det normale arbejde i andre knudepunkter. Derfor har CAN-bussen fordelene ved stærk pålidelighed, høj realtidsydelse og høj effektivitet og kan fuldstændig erstatte RS 485-bussen.

I betragtning af, at i faktiske applikationsmiljøer, for at reducere en stor mængde ledningsarbejde, bruges det trådløse 2.4G-netværk som en overførselsstation til datatransmission fra RFID til CAN-bussen. Trådløs teknologi tilbyder lave omkostninger, fleksibilitet, pålidelighed og kort installationstid. Dette design bruger nRF24L01 til at bygge et trådløst kommunikationsnetværk. Denne chip understøtter multi-point kommunikation og kan modtage data fra 6 forskellige kanaler i modtagetilstand.

Det vil sige, at modtagerenden af det trådløse netværk kan modtage data fra 6 forskellige sendeender. Dataene fra afsenderenden opnås gennem RFID-modulet.

Baseret på ovenstående diskussion vil denne artikel præsentere et nyt RFID-opladningssystem baseret på CAN-bus og 2.4G trådløst netværk.

2 Hardware system design

2.1 Systemtopologi og systemsammensætning

2.1.1 Systemtopologi

Som vist i figur 1 vil de relevante data fra RFID-enheden blive transmitteret til CAN-transceiveren gennem det trådløse netværk, og sidstnævnte vil derefter overføre dataene til pc'en gennem CAN-bussen. Pc'en bruger et PCI-E udvidelseskort med et CAN-interface. Derudover kan den trådløse kommunikationschip nRF24L01 modtage data fra 6 forskellige kanaler i modtagetilstand og derved realisere en CAN-node til at styre datatransmissionen af op til 6 RFID-terminalenheder. Når seks RFID-ladeterminaler ikke kan opfylde efterspørgslen, kan der tilføjes flere noder. Alle noder er monteret på CAN-bussen. Gennem CAN-bussen overfører hver node data til pc'en.

2.1.2 Systemsammensætning

Dette system (CAN node) består af to undersystemer. Subsystem B består af mikrocontroller, RFID-modul, trådløst modul, vagthund, LCD-skærm, urmodul, knapper og EEPROM. Mikrocontrolleren (MCU) styrer RFID-modulet til at læse og skrive Mifare 1-kortet, og det trådløse modul sender de relevante data til A-undersystemet. Subsystem A består af mikrocontroller, trådløst modul, vagthund og CAN-modul. MCU'en sender data modtaget via det trådløse modul til pc'en gennem CAN-modulet. Da en node kan styre op til 6 RFID-enhedsterminaler, er der i et komplet system kun 1 undersystem A, mens der kan være op til 6 undersystemer B.

2.2 Mikrocontroller

Mikrocontrolleren er STC89LE58RD+, som har fire 8-bit parallelle I/O-porte P0~P3, en 4-bit parallel port P4, 32KB FLASHROM, 1280 bytes RAM, 3 timere, 8 interruptkilder og 4 interrupts Priority interrupt system. Dens ydeevne opfylder fuldt ud designkravene.

2.3 CAN-modul

Hardwareimplementeringen af CAN-bussen bruger Philips' SJA1056MHz energibærere; inputkilden for dekoderen er den interne demodulator; brug Q-uret som modtagerur; deAktiver sende og modtage afbrydelser; sæt RxThreshold Registerværdien er 0xFF, BitPhase-registerværdien er 0xAD osv.

Nulstillingsanmodningsfunktionen vil søge efter Mifare1-kortet inden for antennens effektive rækkevidde. Hvis der findes et kort, etableres en kommunikationsforbindelse, og korttypenummeret TAGTYPE på kortet vil blive læst. Antikollisionsfunktionen gør det muligt for MF RC500 at vælge et af flere Mifare 1-kort. åben. Kortvalgsfunktionen kan kommunikere med kort med kendte serienumre. Godkendelsesfunktionen matcher adgangskoden på Mifare 1-kortet med nøglen i EEPROM'en på MF RC500.

Først efter at matchningen er korrekt, kan læse- og skriveoperationerne udføres. Send en shutdown-kommando for at indstille Mifare 1-kortet til HALT MODE.

CAN-funktionen bruges til at sende relevante data til pc'en. Dette design bruger forespørgselstilstand til at sikre, at dataene er blevet sendt. Du kan bekræfte, om datatransmissionen er gennemført, ved at forespørge flagbittene TBS, TCS og TS i statusregistret. Tilsvarende, i den trådløse funktion, for at sikre, at dataene er blevet sendt, skal du blot forespørge TX_DS i statusregisteret.

4 Systemtest

Først blev RFID-modulet testet. Anbring MIFARE 1-kortet inden for antennens effektive rækkevidde, udfør læse- og skrivehandlinger på kortet, og vis de relevante data på LCD-skærmen. Efter denne test læser og skriver RFID-modulet normalt. Efterfølgende testes realtidsydelsen af systemets transmissionsnetværk. Denne artikel bruger trådløs transmission af temperaturdata til test. Enheden til temperaturmåling er en DS18B20 enkelttråds temperaturføler. Tilslut temperaturføleren til undersystem B. Temperaturføleren prøver indendørstemperaturen hvert sekund. Mikrocontrolleren læser temperaturdataene og sender dem til subsystem A via det trådløse netværk. Delsystem A modtager dataene og sender dem gennem CAN-bussen. til pc.

På pc-siden bruges Visual Basic 6.0 til at skrive værtscomputerprogrammet. Værtscomputeren tegner temperaturdataene ind i en kurve og skriver dem ind i tekst. Temperaturkurven er vist i figur 8, hvor nøjagtigheden af temperaturværdierne er 1 grad celsius. Gennem sammenlignende observation af temperaturkurvegrafen og tekstdata blev det fundet, at der ikke var nogen abnormitet i temperaturdataene og intet datatab.

  5 Konklusion

Denne artikel bruger CAN-bussen til at erstatte RS-485-bussen og overvinde manglerne ved sidstnævnte. Trådløs teknologi bruges også til fuldt ud at udnytte flerpunktskommunikationsfunktionen i nRF24L01 og samtidig reducere en masse ledningsarbejde. Efter at systemet var bygget, testede forfatteren systemet i lang tid. Testresultaterne viser, at datatransmissionen er stabil, pålidelig og har høj realtidsydelse. Det overvinder manglerne ved det traditionelle RFID-afgiftsopkrævningssystem baseret på RS485-busdesign og har stærk brugsværdi.