Një skemë e re e projektimit të sistemit të karikimit RFID

1 Hyrje

Teknologjia RFID (Radio Frequency IDentification), domethënë teknologjia e identifikimit të radiofrekuencave, është një teknologji komunikimi që aktualisht përdoret gjerësisht në situata të ndryshme karikimi, si sistemet e tarifimit të transportit publik, sistemet e tarifimit të parkingjeve, etj. Sistemet aktuale që përdorin teknologjinë RFID85 zakonisht përdorin të dhëna për shkëmbimin e të dhënave PCRS-. Megjithatë, RS-485 përdor një nyje të vetme kryesore dhe miraton modalitetin e votimit, kështu që ka probleme të performancës së ulët në kohë reale dhe efikasitetit të ulët të komunikimit.

Me kërcimin e vazhdueshëm në nivelin e shkencës kompjuterike dhe nevojat e zhvillimit industrial, sistemet e kontrollit industrial kanë përjetuar transformimin nga sistemet e kontrollit të instrumenteve bazë, sistemet e kontrollit dixhital të centralizuar në sistemet e kontrollit dixhital të përdorura tashmë në fushë të gjerë. Autobusi CAN (Rrjeti i Zonës së Kontrolluesit) është një autobus në terren i bazuar në rrjetin e komunikimit serial. Autobusi CAN miraton një modalitet pune me shumë master dhe çdo nyje në rrjet mund të dërgojë informacion në nyje të tjera në rrjet në çdo kohë. Në të njëjtën kohë, autobusi CAN përdor teknologji arbitrazhi jo shkatërrues. Kur dy ose më shumë nyje transmetojnë të dhëna në rrjet në të njëjtën kohë, nyja me prioritet më të ulët do të ndalojë dërgimin derisa nyja me përparësi më të lartë të përfundojë dërgimin e të dhënave. Kjo është efektive. për të shmangur grindjet në autobus. Distanca e komunikimit CAN mund të arrijë deri në 10 km/5 kbps dhe shpejtësia e komunikimit mund të arrijë deri në 1 Mbps. Çdo kornizë e të dhënave CAN ka kontroll CRC ose metoda të tjera zbulimi për të siguruar besueshmërinë e komunikimit të të dhënave.

Kur ndodh një gabim serioz në një nyje CAN, nyja do të mbyllet automatikisht, duke mos ndikuar kështu në punën normale të nyjeve të tjera. Prandaj, autobusi CAN ka avantazhet e besueshmërisë së fortë, performancës së lartë në kohë reale dhe efikasitetit të lartë dhe mund të zëvendësojë plotësisht autobusin RS 485.

Duke marrë parasysh që në mjediset aktuale të aplikimit, për të reduktuar një sasi të madhe të punës së instalimeve elektrike, rrjeti me valë 2.4G RF përdoret si një transmision nga stacioni CAN për të dhënat e autobusit në ID. Teknologjia me valë ofron kosto të ulët, fleksibilitet, besueshmëri dhe kohë të shkurtër instalimi. Ky dizajn përdor nRF24L01 për të ndërtuar një rrjet komunikimi me valë. Ky çip mbështet komunikimin me shumë pika dhe mund të marrë të dhëna nga 6 kanale të ndryshme në modalitetin e marrjes.

Do të thotë, fundi marrës i rrjetit me valë mund të marrë të dhëna nga 6 skaje të ndryshme dërgimi. Të dhënat nga fundi i dërgimit merren nëpërMjet modulit RFID.

Bazuar në diskutimin e mësipërm, ky artikull do të prezantojë një sistem të ri karikimi RFID bazuar në autobusin CAN dhe rrjetin pa tel 2.4G.

2 Dizajni i sistemit të harduerit

Sistemi i lartë. përbërje

2.1.1 Topologjia e sistemit

Siç tregohet në figurën 1, të dhënat përkatëse të pajisjes RFID do t'i transmetohen transmetuesit CAN përmes rrjetit pa tel, dhe ky i fundit më pas do t'i transmetojë të dhënat në PC përmes autobusit CAN. PC përdor një kartë zgjerimi PCI-E me një ndërfaqe CAN. Përveç kësaj, çipi i komunikimit me valë nRF24L01 mund të marrë të dhëna nga 6 kanale të ndryshme në modalitetin e marrjes, duke realizuar kështu një nyje CAN për të kontrolluar transmetimin e të dhënave deri në 6 pajisje terminale RFID. Kur gjashtë terminale karikimi RFID nuk mund të plotësojnë kërkesën, mund të shtohen më shumë nyje. Të gjitha nyjet janë montuar në autobusin CAN. Nëpërmjet autobusit CAN, çdo nyje transmeton të dhëna në PC.

2.1.2 Përbërja e sistemit

Ky sistem (nyja CAN) përbëhet nga dy nënsisteme. Nënsistemi B përbëhet nga mikrokontrolluesi, Moduli RFID, moduli pa tela, rojtari, ekrani LCD, moduli i orës, butonat dhe EEPROM. Mikrokontrolluesi (MCU) kontrollon modulin RFID për të lexuar dhe shkruar kartën Mifare 1 dhe moduli me valë dërgon të dhënat përkatëse në nënsistemin A. Nënsistemi A përbëhet nga mikrokontrolluesi, moduli me valë, rojtari dhe moduli CAN. MCU i dërgon të dhënat e marra nëpërmjet modulit wireless në PC përmes modulit CAN. Meqenëse një nyje mund të kontrollojë deri në 6 terminale të pajisjes RFID, në një sistem të plotë, ekziston vetëm 1 nënsistem A, ndërsa mund të ketë deri në 6 nënsisteme B.

2.2 Mikrokontrollues

Mikrokontrolluesi ka katër, i cili ka katër LE80ll është STC+8 portet P0~P3, një portë paralele 4-bitësh P4, 32 KB FLASHROM, 1280 bajt RAM, 3 kohëmatës, 8 burime ndërprerjesh dhe 4 ndërprerje Sistemi i ndërprerjeve me përparësi. Performanca e tij plotëson plotësisht kërkesat e projektimit.

Moduli 2.3 CAN

Zbatimi i harduerit të autobusit CAN përdor Philips' SJA1000 dhe PCA82C250.

2.3.1 Prezantimi i çipit SJA1000

SJA1000 është një kontrollues i pavarur CAN. Ai mbështet funksionin e zgjerimit të modalitetit PeliCAN (duke përdorur protokollin CAN2.0B), ka identifikues 11-bit ose 29-bit, 64-byte marrja e FIFO-së, mekanizmi i arbitrazhit dhe aftësitë e fuqishme të zbulimit të gabimeve, etj.

2.3.2 prezantimi i çipit PCA82C250

PCA82C250 është një transmetues autobusi CAN, i cili është projektuar kryesisht për komunikim të mesëm-pspe-m automobila. Mund t'i rezistojë një gamë të gjerë ndërhyrjesh në modalitetin e punës dhe ndërhyrjeve elektromagnetike (EMI), të zvogëlojë ndërhyrjen e frekuencës së radios (RFI) dhe ka funksione të mbrojtjes termike. Mund të lidhen deri në 110 nyje.

2.3.3 Lidhja e ndërfaqes së harduerit

Siç tregohet në figurën 4, porta P1 përdoret si një autobus i shumëfishuar adresash/të dhënash për t'u lidhur me portën AD të SJA1000, dhe P2.0 lidhet me seksionin e përzgjedhur të çipit P2.0, SJA10. SJA1000 një pajisje hyrëse/dalëse për hartën e memories periferike të mikrokontrolluesit. Përveç kësaj, RX0 dhe TX0 e SJA1000 janë të lidhura me RXD dhe TXD të PCA82C250.

Moduli 2.4 Wireless

2.4.1 nRF24L01 është prezantimi i çipit me valë

Ka një pin të dedikuar ndërprerjeje, mbështet 3 burime ndërprerjeje MCU dhe mund të dërgojë shenja ndërprerjeje MCU. Ai ka një funksion përgjigjeje automatike, regjistron adresën pasi konfirmon marrjen e të dhënave dhe dërgon një sinjal përgjigjeje duke përdorur këtë adresë si adresën e synuar. Mbështet modalitetin ShockBurstTM, në këtë modalitet, nRF24L01 mund të lidhet me MCU me shpejtësi të ulët. nRF24L01 mund të marrë të dhëna nga 6 kanale të ndryshme në modalitetin e marrjes.

2.4.2 Lidhja e ndërfaqes së harduerit nRF24L01

Siç tregohet në figurën 5, mikrokontrolluesi komunikon me nRF24L01 duke simuluar autobusin SPI. Pini i tij i jashtëm i ndërprerjes IRQ është i lidhur me P3.2 (ndërprerja e jashtme 0) e mikrokontrolluesit.

Moduli 2.5 RFID

2.5.1 MF RC500; prezantimi i çipit RF RF

Moduli RF #Phile. MF RC500, i cili është një nga çipat RFID aktualisht të përdorur gjerësisht. MF RC500 mbështet protokollin ISO14443A dhe kartën e ndërfaqes së dyfishtë MIFARE. Ai ka një qark analog shumë të integruar brenda për demodulimin dhe dekodimin e kartës së përgjigjes, dhe ka një tampon FIFO të marrësit 64-bajtë dhe memorie kyçe jo të paqëndrueshme. Përveç kësaj, ekziston një pin i dedikuar ndërprerjeje që mbështet 6 burime ndërprerjeje dhe mund të dërgojë sinjale ndërprerje në MCU.

2.5.2 Lidhja e ndërfaqes harduerike MF RC500

Siç tregohet në Figurën 6, MCU i qaset regjistrave në MF50 në RAM50 si të jashtëm. Pini INT lihet lundrues dhe funksioni i ndërprerjes nuk përdoret.

3 Dizajni i sistemit të softuerit

Në programin e mikrokontrolluesit të inicializimit, ndërprerja e jashtme e nënsistemit A vendoset në shkas të nivelit të ulët. Burimi i sinjalit të ndërprerjes së nënsistemit A sigurohet nga nRF24L01. Kur nRF24L01 merr të dhënat, gjeneron një sinjal ndërprerjeje për të njoftuar MCU për të lexuar të dhënat. Nënsistemi B nuk përdor funksionin e ndërprerjes.

Në programin e inicializimit nRF24L01, nënsistemi B është konfiguruar në modalitetin e transmetimit dhe përdor kontrollin CRC 16-bit. Për të përdorur funksionin e përgjigjes automatike, kanali i të dhënave 0 është caktuar për të marrë sinjalin e përgjigjes dhe adresa marrëse e kanalit të të dhënave 0 duhet të jetë e barabartë me adresën e dërguesit për të siguruar që sinjali i përgjigjes mund të merret saktë. Një sistem mund të përbëhet nga deri në gjashtë nënsisteme A dhe adresat dërguese të këtyre gjashtë nënsistemeve nuk mund të përsëriten. Nënsistemi A është konfiguruar në modalitetin e marrjes, përdor kontrollin CRC 16-bit dhe mund të marrë deri në 6 kanale të dhënash. Këto 6 adresa marrëse janë të barabarta me adresat dërguese në secilin nënsistem B. Në testin fillestar të SJA1000, përdoret modaliteti PliCAN, shpejtësia e baud-it është 125 Kbps dhe ndërprerjet e marrjes dhe dërgimit janë të ndaluara; konfigurimi i regjistrit të kontrollit të daljes është si vijon: modaliteti normal, pull-down TX dhe polariteti i kontrollit të daljes. Përveç kësaj, regjistri i kodit të pranimit dhe regjistri i maskës së pranimit duhet të konfigurohen saktë. Ky konfigurim përdoret për të zbatuar funksionin e arbitrazhit të autobusit CAN.

Në inicializimin e MF RC500, cilësimet kryesore të tij janë si më poshtë: daljet e TX1 dhe TX2 janë konfiguruar si bartës të energjisë 13,56 MHz; burimi i hyrjes së dekoderit është demoduluesi i brendshëm; përdorni orën Q si orë marrës; çaktivizoni ndërprerjet e transmetimit dhe marrjes; vendos RxThreshold Vlera e regjistrit është 0xFF, vlera e regjistrit BitPhase është 0xAD, etj.

Funksioni i kërkesës së rivendosjes do të kërkojë për kartën Mifare1 brenda intervalit efektiv të antenës. Nëse ekziston një kartë, do të krijohet një lidhje komunikimi dhe do të lexohet numri i llojit të kartës TAGTYPE në kartë. Funksioni kundër përplasjes mundëson MF RC500për të zgjedhur një nga kartat e shumta Mifare 1. hapur. Funksioni i përzgjedhjes së kartës mund të komunikojë me karta me numra serialë të njohur. Funksioni i vërtetimit përputhet me fjalëkalimin në kartën Mifare 1 me çelësin në EEPROM të MF RC500.

Vetëm pasi përputhja të jetë e saktë, operacionet e leximit dhe të shkrimit mund të kryhen. Dërgoni një komandë mbylljeje për të vendosur kartën Mifare 1 në MODE NDALIMI.

Funksioni CAN përdoret për të dërguar të dhëna përkatëse në PC. Ky dizajn përdor modalitetin e pyetjes për të siguruar që të dhënat janë dërguar. Ju mund të konfirmoni nëse transmetimi i të dhënave është përfunduar duke pyetur bitet e flamurit TBS, TCS dhe TS në regjistrin e statusit. Në mënyrë të ngjashme, në funksionin me valë, për të siguruar që të dhënat janë dërguar, thjesht kërkoni TX_DS në regjistrin e statusit.

4 Testimi i sistemit

Së pari, moduli RFID u testua. Vendoseni kartën MIFARE 1 brenda intervalit efektiv të antenës, kryeni veprimet e leximit dhe shkrimit në kartë dhe shfaqni të dhënat përkatëse në ekranin LCD. Pas këtij testi, moduli RFID lexon dhe shkruan normalisht. Më pas, testohet performanca në kohë reale e rrjetit të transmetimit të sistemit. Ky artikull përdor transmetimin me valë të të dhënave të temperaturës për testim. Pajisja për matjen e temperaturës është një sensor i temperaturës me një tel DS18B20. Lidheni sensorin e temperaturës me nënsistemin B. Sensori i temperaturës mat temperaturën e brendshme çdo sekondë. Mikrokontrolluesi lexon të dhënat e temperaturës dhe i dërgon ato në nënsistemin A përmes rrjetit pa tel. Nënsistemi A merr të dhënat dhe i dërgon ato përmes autobusit CAN. në PC.

Në anën e kompjuterit, Visual Basic 6.0 përdoret për të shkruar programin e kompjuterit pritës. Kompjuteri pritës tërheq të dhënat e temperaturës në një kurbë dhe i shkruan ato në tekst. Kurba e temperaturës është paraqitur në figurën 8, ku saktësia e vlerave të temperaturës është 1 gradë Celsius. Nëpërmjet vëzhgimit krahasues të grafikut të kurbës së temperaturës dhe të dhënave tekstuale, u konstatua se nuk kishte anomali në të dhënat e temperaturës dhe asnjë humbje të dhënash.

  5 Përfundim

Ky artikull përdor autobusin CAN për të zëvendësuar autobusin RS-485, duke kapërcyer të metat e këtij të fundit. Teknologjia me valë përdoret gjithashtu për të shfrytëzuar plotësisht funksionin e komunikimit me shumë pika të nRF24L01, ndërkohë që redukton shumë punën e instalimeve elektrike. Pasi u ndërtua sistemi, autori e testoi sistemin për një kohë të gjatë. Rezultatet e testit tregojnë se transmetimi i të dhënave është i qëndrueshëm, i besueshëm dhe ka performancë të lartë në kohë reale. Ai kapërcen mangësitë e sistemit tradicional të mbledhjes së tarifave RFID bazuar në dizajnin e autobusit RS485 dhe ka vlerë të fortë përdorimi.