基于CRX14的TypeB射频系统设计

CRX14内部逻辑框图和引脚图如图1所示。

整个系统由摩托罗拉单片机、CRX14射频芯片、安全模块（可选）几部分构成，系统框图如图2所示。

整个电路主要分为两个部分：一为主控部分，以摩托罗拉单片机为核心；另一为射频处理部分，以CRX14为核心。

图3

    主控部分采用摩托罗拉公司的MC68HC08系列单片机。该系列是高性能8位单片机，具有速度快、功能强和价格低的特点。可供选择的型号很多，当前设计中程序空间不用太大，需要I2C接口和UART串行接口，抗干扰能力要强。由于CRX14采用单电源电压供电（5V±500mV），为了设计的简单，整个系统采用5V单电压供电。

选择型号为MC68HC908AP16的单片机。芯片资源为1KB RAM，16KB的Flash存储器空间，I2C接口，工作电压为3.3V或者5V，总线最高频率为8MHz等。

键盘采用矩阵排列方式，实时扫描键值；显示部分采用SPI接口的标准显示模块；电源部分使用外部电源适配器，输入电压为9V～12V之间，通过稳压，提供持续的5V电源。

    安全模块是为以后扩充使用的。如果用户需要使用安全认证机制，要吧简单地把安全模块安装到设备上。对安全模块的操作遵循ISO7816协议，这方面可供参考的资料很多。

射频处理部分包括CRX14和天线及匹配电路。CRX14引脚定义和说明如表1所列。

表1 CRX14引脚定义和说明

射频处理部分的电路如图3所示。

天线调试过程分3个部分。

①测试CRX14的输出。CRX14的RF OUT输出信号为10%ASK调制波，载波频率为13.56MHz。输出波形如图4所示。

②优化天线。天线的输入阻抗及其匹配电路需要与CRX14输出的阻抗匹配。因为PCB材料或其它的原因导致的一些细微的不同，天线的特征也会改变，比如天线的电感量和电阻量。需要作一些小的调整，即调整天线的匹配电路，如图5，使天线的性能达到最佳。

因为变化不是太大，可以使用示波器进行调整。使用两个不同的电容代替C8+C8’和C7+C7’。调整的范围应该介于C8+C8’和C7+C7’的原始值范围附近（27pF和125pF）。然后，仔细调整这些电容，使天线回路上的电压值达到最大。实测天线端（ANT1）的波形如图6所示。

③检查射频接收部分。从天线返回的信号直接送到了RF IN端口。因此该点波形幅度比较低，实测的波形如图7所示。

    为了增加射频部分的发射和接收距离，用户可以增加射频放大和运放电路，将发射和接收的波形进行放大。

软件的功能主要是控制CRX14，同时与PC机进行通信，控制CRX14不断地在量程范围内发送访问信号。如果有TypeB的射频卡在量程范围内，MC68HC908AP16单片机会控制CRX14芯片从卡中读出信息，同时将这些信息通过RS-232发送到PC主机上。当从PC主机上接收到写卡命令时，单片机控制CRX14将信息写入到射频卡片中。软件完成按照ISO14443协议的TypeB类型来设计。软件的总体框图如图8所示。

    软件流程如图9所示。

软件包含主控程序、射频处理程序、串口处理程序、中断处理程序，另外还包含扩充的矩阵按键扫描程序和显示模块驱动程序。有兴趣的读者可以参考相关资料，文中主要介绍射频处理部分的程序流程和注意事项。

CRX14提供四个易失性的寄存器，控制芯片的所有工作。另外提供了04h和05h地址两个寄存器，在实际应用中是不能被用户使用的。寄存器描述如表2所列。

表2 CRX16引脚定义和说明

CRX14遵循I2C总结标准。芯片内部携带有一个4位的器件鉴定代码——1010，如表3所列。该鉴定代码与芯片的3个使能输入端（E2、E1、E0）合并在一起，作为I2C选择相应芯片的标识。



5 结论

该系统已经通过实验测试，能够在约5cm的距离内读写符合ISO14443标准TypeB类型的射频卡，工作稳定可靠，成本低。开发成专用射频读写设备，会具有较高的性价比。