Yeni RFID şarj sisteminin dizayn sxemi

1 Giriş

RFID (Radio Frequency Identification) texnologiyası, yəni radiotezliklərin identifikasiyası texnologiyası hazırda ictimai nəqliyyatda şarj sistemləri, dayanacaqda şarj sistemləri və s. kimi müxtəlif şarj vəziyyətlərində geniş istifadə olunan rabitə texnologiyasıdır. RFID texnologiyasından istifadə edən cari sistemlər adətən məlumat mübadiləsi üçün RS-485 və PC-dən istifadə edirlər. Bununla belə, RS-485 tək əsas qovşaqdan istifadə edir və sorğu rejimini qəbul edir, buna görə də real vaxt rejimində aşağı performans və aşağı rabitə səmərəliliyi problemləri var.

Kompüter elmləri səviyyəsində davamlı sıçrayış və sənaye inkişafı ehtiyacları ilə sənaye idarəetmə sistemləri əsas Alət idarəetmə sistemlərindən, mərkəzləşdirilmiş rəqəmsal idarəetmə sistemlərindən, paylanmış idarəetmə sistemlərindən hazırda geniş istifadə olunan fieldbus idarəetmə sistemlərinə çevrilmişdir. CAN (Controller Area Net) avtobusu serial rabitə şəbəkəsinə əsaslanan sahə avtobusudur. CAN avtobusu multi-master iş rejimini qəbul edir və şəbəkədəki istənilən qovşaq istənilən vaxt şəbəkədəki digər qovşaqlara məlumat göndərə bilər. Eyni zamanda, CAN avtobusu dağıdıcı olmayan arbitraj texnologiyasından istifadə edir. İki və ya daha çox qovşaq eyni vaxtda şəbəkəyə məlumat ötürdükdə, daha aşağı prioritet olan qovşaq, daha yüksək prioritet olan qovşaq məlumatların göndərilməsini bitirənə qədər göndərilməsini dayandıracaq. Bu effektivdir. avtobus mübahisəsinin qarşısını almaq üçün. CAN rabitə məsafəsi 10km/5kbps, rabitə sürəti isə 1Mbps-ə çata bilər. CAN məlumatlarının hər bir çərçivəsi məlumat kommunikasiyasının etibarlılığını təmin etmək üçün CRC yoxlamasına və ya digər aşkarlama metodlarına malikdir.

CAN qovşağında ciddi xəta baş verdikdə, node avtomatik olaraq bağlanacaq və beləliklə, digər qovşaqların normal işinə təsir göstərməyəcək. Buna görə də, CAN avtobusu güclü etibarlılıq, yüksək real vaxt performansı və yüksək səmərəlilik üstünlüklərinə malikdir və RS 485 avtobusunu tamamilə əvəz edə bilər.

Nəzərə alsaq ki, faktiki tətbiq mühitlərində böyük miqdarda naqil işlərini azaltmaq üçün 2.4G simsiz şəbəkə RFID-dən CAN avtobusuna məlumat ötürülməsi üçün ötürmə stansiyası kimi istifadə olunur. Simsiz texnologiya aşağı qiymət, çeviklik, etibarlılıq və qısa quraşdırma müddəti təklif edir. Bu dizayn simsiz rabitə şəbəkəsi yaratmaq üçün nRF24L01 istifadə edir. Bu çip çoxnöqtəli rabitəni dəstəkləyir və qəbul rejimində 6 müxtəlif kanaldan məlumat qəbul edə bilir.

Yəni simsiz şəbəkənin qəbuledici ucu 6 müxtəlif göndərmə ucundan məlumatları qəbul edə bilər. Göndərmə ucundan məlumatlar RFID Modulu vasitəsilə əldə edilir.

Yuxarıdakı müzakirəyə əsaslanaraq, bu məqalə CAN avtobusuna və 2.4G simsiz şəbəkəsinə əsaslanan yeni RFID doldurma sistemini təqdim edəcəkdir.

2 Aparat sisteminin dizaynı

2.1 Sistem topologiyası və sistemin tərkibi

2.1.1 Sistem topologiyası

Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, RFID cihazının müvafiq məlumatları simsiz şəbəkə vasitəsilə CAN qəbuledicisinə ötürüləcək və sonuncu daha sonra CAN şin vasitəsilə məlumatları PC-yə ötürəcəkdir. PC CAN interfeysi ilə PCI-E genişləndirmə kartından istifadə edir. Bundan əlavə, nRF24L01 simsiz rabitə çipi qəbul rejimində 6 müxtəlif kanaldan məlumatları qəbul edə bilir və bununla da 6-a qədər RFID terminal cihazının məlumat ötürülməsinə nəzarət etmək üçün CAN nodeunu reallaşdırır. Altı RFID doldurma terminalı tələbi ödəyə bilmədikdə, daha çox qovşaq əlavə edilə bilər. Bütün qovşaqlar CAN avtobusuna quraşdırılmışdır. CAN avtobusu vasitəsilə hər bir qovşaq məlumatları PC-yə ötürür.

2.1.2 Sistemin tərkibi

Bu sistem (CAN node) iki alt sistemdən ibarətdir. B alt sistemi mikrokontroller, RFID modulu, simsiz modul, gözətçi, LCD ekran, saat modulu, düymələr və EEPROM-dan ibarətdir. Mikrokontroller (MCU) Mifare 1 kartını oxumaq və yazmaq üçün RFID modulunu idarə edir və simsiz modul müvafiq məlumatları A altsisteminə göndərir. Altsistem A mikro nəzarətçi, simsiz modul, nəzarətçi və CAN modulundan ibarətdir. MCU simsiz modul vasitəsilə alınan məlumatları CAN modulu vasitəsilə PC-yə göndərir. Bir qovşaq 6-a qədər RFID cihazı terminalını idarə edə bildiyindən, tam sistemdə yalnız 1 alt sistem A, 6-ya qədər B alt sistemi ola bilər.

2.2 Mikrokontroller

Mikrokontroller STC89LE58RD+-dır, dörd 8 bitlik paralel giriş/çıxış portu P0~P3, bir 4 bitlik paralel port P4, 32KB FLASHROM, 1280 bayt RAM, 3 taymer, 8 kəsmə mənbəyi və 4 fasilə Prioritet kəsmə sisteminə malikdir. Onun performansı dizayn tələblərinə tam cavab verir.

2.3 CAN modulu

CAN avtobusunun aparat tətbiqi Philips' SJA1000 və PCA82C250.

2.3.1 SJA1000 çipinin təqdimatı

SJA1000 müstəqil CAN nəzarətçisidir. O, PeliCAN rejiminin genişləndirilməsi funksiyasını dəstəkləyir (CAN2.0B protokolundan istifadə etməklə), 11-bit və ya 29-bit identifikatorlara, 64-bayt qəbuledici FIFO, arbitraj mexanizmi və güclü səhv aşkarlama imkanlarına və s.

2.3.2 PCA82C250 çipinin təqdimatı

PCA82C250, əsasən avtomobillərdə orta və yüksək sürətli rabitə (1Mbps-ə qədər) tətbiqləri üçün nəzərdə tutulmuş CAN avtobus ötürücüdür. O, geniş diapazonda iş rejimi müdaxiləsinə və elektromaqnit müdaxiləsinə (EMI) müqavimət göstərə bilər, radiotezlik müdaxiləsini (RFI) azalda bilər və istilik mühafizə funksiyalarına malikdir. 110-a qədər qovşaq qoşula bilər.

2.3.3 Aparat interfeysi ilə əlaqə

Şəkil 4-də göstərildiyi kimi, P1 portu SJA1000-in AD portuna qoşulmaq üçün multipleksləşdirilmiş ünvan/məlumat avtobusu kimi istifadə olunur, P2.0 isə SJA1000-in çip seçmə bölməsi CS-ə qoşularaq, SJA1000 mikrokontrolörün periferik yaddaş xəritələşdirilməsi üçün I/O cihazına çevrilir. Bundan əlavə, SJA1000-in RX0 və TX0-ları PCA82C250-nin RXD və TXD-lərinə qoşulur.

2.4 Simsiz modul

2.4.1 nRF24L01 çipinin təqdimatı

Simsiz çip nRF24L01-dir. Bu, 2Mbps-ə qədər ötürmə sürətinə malik 2,4GHz simsiz radiotezlik ötürücü çipidir, 125 isteğe bağlı əməliyyat tezliyini dəstəkləyir, ünvan və CRC yoxlama funksiyalarına malikdir və SPI interfeysini təmin edir.

Xüsusi kəsmə pininə malikdir, 3 kəsmə mənbəyini dəstəkləyir və MCU-ya kəsmə siqnalları göndərə bilər. Avtomatik cavab funksiyasına malikdir, məlumatların alınmasını təsdiqlədikdən sonra ünvanı qeyd edir və bu ünvandan hədəf ünvan kimi istifadə edərək cavab siqnalı göndərir. ShockBurstTM rejimini dəstəkləyir, bu rejimdə nRF24L01 aşağı sürətli MCU-ya qoşula bilər. nRF24L01 qəbul rejimində 6 müxtəlif kanaldan məlumat qəbul edə bilir.

2.4.2 nRF24L01 aparat interfeysi bağlantısı

Şəkil 5-də göstərildiyi kimi, mikrokontroller SPI avtobus vaxtını simulyasiya edərək nRF24L01 ilə əlaqə qurur. Onun xarici kəsmə pin IRQ mikrokontrolörün P3.2 (xarici kəsmə 0) ilə bağlıdır.

2.5 RFID modulu

2.5.1 MF RC500 çipinin tətbiqi

RFID modulu Philips' Hal-hazırda geniş istifadə olunan RFID çiplərindən biri olan MF RC500. MF RC500 ISO14443A protokolunu və MIFARE ikili interfeys kartını dəstəkləyir. O, cavab kartının demodulyasiyası və deşifrəsi üçün yüksək inteqrasiya olunmuş analoq sxemə malikdir və 64 baytlıq ötürücü FIFO buferinə və uçucu olmayan açar yaddaşına malikdir. Bundan əlavə, 6 kəsmə mənbəyini dəstəkləyən və MCU-ya kəsmə siqnalları göndərə bilən xüsusi kəsmə pin var.

2.5.2 MF RC500 aparat interfeysi bağlantısı

Şəkil 6-da göstərildiyi kimi, MCU MF RC500-dəki registrlərə xarici RAM kimi daxil olur. INT sancağı üzən qalır və kəsmə funksiyasından istifadə edilmir.

3 Proqram təminatı sisteminin dizaynı

Mikrokontroller proqramında inisializasiya altsisteminin xarici kəsilməsi aşağı səviyyəli tetikleyiciyə təyin edilir. A altsisteminin kəsilmə siqnal mənbəyi nRF24L01 tərəfindən təmin edilir. nRF24L01 məlumatları qəbul edərkən, məlumatları oxumaq üçün MCU-ya bildiriş vermək üçün kəsilmə siqnalı yaradır. Altsistem B kəsmə funksiyasından istifadə etmir.

nRF24L01 başlatma proqramında B alt sistemi ötürmə rejimində konfiqurasiya edilir və 16 bitlik CRC yoxlamasından istifadə edir. Avtomatik cavab funksiyasından istifadə etmək üçün məlumat kanalı 0 cavab siqnalını qəbul etmək üçün təyin edilir və cavab siqnalının düzgün qəbul edilməsini təmin etmək üçün məlumat kanalı 0-ın qəbuledici ünvanı göndəricinin ünvanına bərabər olmalıdır. Sistem altıya qədər A alt sistemindən ibarət ola bilər və bu altı altsistemin göndərmə ünvanları təkrarlana bilməz. Altsistem A qəbul rejimində konfiqurasiya edilib, 16 bitlik CRC yoxlamasından istifadə edir və 6 kanala qədər məlumat qəbul edə bilir. Bu 6 qəbuledici ünvan hər bir B altsistemindəki göndərmə ünvanlarına bərabərdir. SJA1000-in ilkin testində PliCAN rejimi istifadə olunur, ötürmə sürəti 125Kbps-dir və qəbul və göndərmə fasilələri qadağandır; çıxış idarəetmə registrinin konfiqurasiyası aşağıdakı kimidir: normal rejim, TX aşağı açılan və çıxış nəzarət polaritesi. Bundan əlavə, qəbul kodu qeydiyyatı və qəbul maskası registrini düzgün konfiqurasiya etmək lazımdır. Bu konfiqurasiya CAN avtobus arbitraj funksiyasını həyata keçirmək üçün istifadə olunur.

MF RC500-i işə salarkən onun əsas parametrləri aşağıdakılardır: TX1 və TX2 çıxışları 13 kimi konfiqurasiya edilmişdir.56MHz enerji daşıyıcıları; dekoderin giriş mənbəyi daxili demodulyatordur; Q saatını qəbuledici saat kimi istifadə edin; ötürmə və qəbul fasilələrini söndürün; təyin RxThreshold Qeydiyyat dəyəri 0xFF, BitPhase registr dəyəri 0xAD və s.

Sıfırlama sorğusu funksiyası antenanın effektiv diapazonunda Mifare1 kartını axtaracaq. Əgər kart varsa, rabitə əlaqəsi qurulacaq və kartdakı TAGTYPE kart tipi nömrəsi oxunacaq. Anti-toqquşma funksiyası MF RC500-ə çoxsaylı Mifare 1 kartlarından birini seçməyə imkan verir. açıq. Kart seçimi funksiyası məlum seriya nömrələri olan kartlarla əlaqə saxlaya bilər. Doğrulama funksiyası Mifare 1 kartındakı parolla MF RC500-ün EEPROM-dakı açarla uyğun gəlir.

Yalnız uyğunluq düzgün olduqdan sonra oxuma və yazma əməliyyatları həyata keçirilə bilər. Mifare 1 kartını HALT MODE vəziyyətinə təyin etmək üçün bağlama əmri göndərin.

CAN funksiyası müvafiq məlumatları PC-yə göndərmək üçün istifadə olunur. Bu dizayn məlumatların göndərilməsini təmin etmək üçün sorğu rejimindən istifadə edir. Siz status registrində TBS, TCS və TS bayraq bitlərinə sorğu verməklə məlumat ötürülməsinin tamamlanıb-başa çatmadığını təsdiqləyə bilərsiniz. Eynilə, simsiz funksiyada məlumatların göndərilməsini təmin etmək üçün status reyestrində TX_DS-ə sorğu göndərmək kifayətdir.

4 Sistem testi

Əvvəlcə RFID modulu sınaqdan keçirildi. MIFARE 1 kartını antenanın effektiv diapazonuna qoyun, kartda oxuma və yazma əməliyyatlarını yerinə yetirin və müvafiq məlumatları LCD ekranda göstərin. Bu testdən sonra RFID modulu normal oxuyur və yazır. Daha sonra sistemin ötürmə şəbəkəsinin real vaxt performansı yoxlanılır. Bu məqalə sınaq üçün temperatur məlumatlarının simsiz ötürülməsindən istifadə edir. Temperaturun ölçülməsi üçün cihaz DS18B20 tək telli temperatur sensorudur. Temperatur sensorunu B altsisteminə qoşun. Temperatur sensoru hər saniyə daxili temperaturdan nümunə götürür. Mikrokontroller temperatur məlumatlarını oxuyur və simsiz şəbəkə vasitəsilə A altsisteminə göndərir. Altsistem A məlumatları qəbul edir və CAN avtobusu vasitəsilə göndərir. PC-yə.

Kompüter tərəfində, əsas kompüter proqramını yazmaq üçün Visual Basic 6.0 istifadə olunur. Əsas kompüter temperatur məlumatlarını əyriyə çəkir və mətnə yazır. Temperatur əyrisi Şəkil 8-də göstərilmişdir, burada temperatur qiymətlərinin dəqiqliyi 1 dərəcə Selsidir. Temperatur əyrisi qrafikinin və mətn məlumatlarının müqayisəli müşahidəsi nəticəsində müəyyən edilmişdir ki, temperatur məlumatlarında anormallıq və məlumat itkisi yoxdur.

  5 Nəticə

Bu məqalə RS-485 avtobusunu əvəz etmək üçün CAN avtobusundan istifadə edir, sonuncunun çatışmazlıqlarını aradan qaldırır. Simsiz texnologiya həmçinin nRF24L01-in çox nöqtəli rabitə funksiyasından tam istifadə etmək üçün istifadə olunur, eyni zamanda çoxlu naqil işlərini azaldır. Sistem qurulduqdan sonra müəllif sistemi uzun müddət sınaqdan keçirdi. Test nəticələri göstərir ki, məlumat ötürülməsi sabit, etibarlıdır və real vaxt rejimində yüksək performansa malikdir. O, RS485 avtobus dizaynına əsaslanan ənənəvi RFID ödəniş toplama sisteminin çatışmazlıqlarını aradan qaldırır və güclü istifadə dəyərinə malikdir.