按照工作方式分類,RFID 讀寫器可以分為全雙工和半雙工。全雙工方式是指 RFID系統(tǒng)工作時,允許 RFID 讀寫器和RFID電子標(biāo)簽在同一時刻雙向傳送消息。半雙工方式是指 RFID 系統(tǒng)工作時,在同一時刻僅允許RFID 讀寫器向 RFID 電子標(biāo)簽傳送命令或消息,或者是RFID 電子標(biāo)簽向RFID讀寫器返回消息。
按通信方式來分類,RFID 讀寫器可以分為讀寫器先發(fā)言和標(biāo)簽先發(fā)言兩類。根據(jù)不同的應(yīng)用,RFID系統(tǒng)采用不同的通信方式。
      按工作頻率分類,可分為低頻(Low Frequency,LF)、高頻(High Frequency,HF)和超高 頻(Ultra High Frequency,UHF)以及微波讀寫器,分別對應(yīng)著不同頻率的射頻。

以下對這幾類RFID 高頻讀寫器進(jìn)行重點介紹。

      高頻讀寫器的主要工作頻率為 13.56MHz,主要應(yīng)用在二代身份證、電子車票、物流管理等方面。接下來以MF RC500芯片為例,介紹高頻讀寫器的構(gòu)成。
Philips公司的 MF RC500芯片主要應(yīng)用于13.56MHz工作頻率的讀寫器,是非接觸、高集成的IC讀卡芯片。該芯片利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念,集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協(xié)議。MF RC500支持ISO/IEC 14443A 所有的層,內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路,就能夠直接驅(qū)動近距離的天線,驅(qū)動距離可達(dá)100mm;接收器部分提供一個堅固而有 效的解調(diào)和解碼電路,用于兼容 ISO/IEC 14443 電子標(biāo)簽信號。MF RC500還支持快CRYPTOI加密算法,用于驗證 MIFARE系列產(chǎn)品。MFRC500的并行接口可直接連接到任何8位微處理器，給讀寫器的設(shè)計提供了極大的靈活性。
MF RC500的主要特性如下。
①載波頻率為13.56MHz。
② 集成了編碼調(diào)制和解調(diào)解碼的收發(fā)電路。
④內(nèi)部集成有并行接口控制電路,可自動檢測外部微控制器(MCU)的接口類型。
③天線驅(qū)動電路僅需要很少的外圍元件,有效距離可達(dá)10cm。
⑤具有內(nèi)部地址鎖存和IRQ線,可以很方便地與 MCU 接口連接。
⑥集成有64字節(jié)的收發(fā)FIFQ緩存器。
⑦內(nèi)部寄存器、命令集、加密算法可支持TYPE A標(biāo)準(zhǔn)的各項功能,同時支持MIFARE類卡的有關(guān)協(xié)議。

⑧數(shù)字、模擬電路都有各自獨立的供電電源。

1.系統(tǒng)硬件
    系統(tǒng)主要由AT89S51、MFRC500、時鐘電路、看門狗、MAX232、矩陣鍵盤等組成。系統(tǒng)憑由 MCU 控制 MF RC500,驅(qū)動天線對 MIFARE卡(電子標(biāo)簽)進(jìn)行讀寫操作,然后與PC通信,把數(shù)據(jù)傳給上位機。主控電路采用AT89S51,AT89S51 的開發(fā)簡單、快捷、運行穩(wěn)定。采用 ATMEL 的AT24C256型,具有IC總線的 EEPROM存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。為了防止系統(tǒng)死機,使用MAX813作為看門狗來實現(xiàn)系統(tǒng)上電復(fù)位、按鍵熱重啟、電壓檢測等。與上位機的通信采用 RS-232方式,整個系統(tǒng)由9V電源供電,再由穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓成5V 電源。

2. 系統(tǒng)天線
     為了驅(qū)動天線,MF RC500通過TX1和TX2提供13.56 MHz的能量載波。根據(jù)寄存器的設(shè)足對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制得到發(fā)送的信號。射頻卡采用 RF 場的負(fù)載調(diào)制進(jìn)行響應(yīng)。天線拾取的信號經(jīng)過天線匹配電路送到RX腳。MF RC500內(nèi)部接收器對信號進(jìn)行檢測和解調(diào)并根據(jù)寄存器的設(shè) 定進(jìn)行處理,然后數(shù)據(jù)發(fā)送到并行接口由微控制器進(jìn)行讀取。使用內(nèi)部電路產(chǎn)生的 VMID電壓作為 RX引腳的輸人電壓。為了提供穩(wěn)定的參考電壓,在VMID引腳與地之間應(yīng)接入一個電容,在引腳VMID與RX之間需接入一個分壓電阻,另外,在天線與分壓電阻之間加入一系列電容也會提高電路的性能。
     MF RC500支持不同的微控制器接口,其自帶的自動檢測邏輯可以自動適應(yīng)系統(tǒng)總線的并行接口。使用信號 NCS 選擇芯片,在上電或硬件復(fù)位后,MF RC500 也會復(fù)位它的并行微控制器接口模式,并檢查當(dāng)前的微控制器接口類型,通過復(fù)位后控制引腳的邏輯電平來識別微控制器接口。接口類型由一組固定的引腳連接來確定,地址與數(shù)據(jù)分時復(fù)用D0~D7共8位雙向的數(shù)據(jù)地址總線。當(dāng)ALE為高電平時,將地址鎖存入內(nèi)部的地址鎖存器中,然后由 NRD和NWR上的信號控制完成對 MFRC500的讀寫。

3.系統(tǒng)工作流程
     對MF RC500絕大多數(shù)的控制是通讀寫MFRC500的寄存器來實現(xiàn)的。MFRC500共有64個寄存器,分為8個寄存器頁,每頁8個,每個寄存器都是8位。單片機將這些寄存器作為片外RAM進(jìn)行操作,要實現(xiàn)某個操作,只需將該操作對應(yīng)的代碼寫人對應(yīng)的地
址即可。當(dāng)對應(yīng)的電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的有效范圍時,如果作用范 圍內(nèi)有卡,則電子標(biāo)簽耦合出自身工作的能量,并與讀寫器建立通信。