基于SDIO接口的通用RFID读写器的开发

摘 要：介绍如何利用EM Microelectronic公司的射频卡读写基站芯片EM4094和Arasan公司的SDIO接口芯片AC2200来构建一种基于通用接口SDIO的即插即用型的RFID读写器，它可以在支持SDIO接口的掌上电脑或智能手机上使用，实现对13．56 MHz(ISOl5693，IS014443A／B／C等多种协议)RFID电子标签的读写，插拔方便，尺寸较小，可利用依托设备取电。这种方案为具有SDIO接口的智能终端提供了一种性能价格比很高的射频识别功能的扩展，从而使RFID在各
行业的应用更加广泛和灵活。
关键词：SDIO接口；RFID射频卡；SPI接口；读写基站

0 引 言
射频识别(RFID)是利用无线方式对电子数据载体(电子标签)进行识别的一种新兴技术。与接触式IC卡和条形码识别等系统比较，它有着巨大的优势。利用射频识别技术，能有效实现对数量大、分布区域广的信息进行智能化管理，达到高效快捷运作的目的，特别是在第二代身份证、物流、交通航运、自动收费、超市、门禁系统管理、服务领域等方面有着广泛的应用前景。随着我国国民经济的快速发展，国内RFID行业也正经历着深刻的变革。
然而，目前市场上的各类RFID读卡设备仍然存在体积较大，接口不统一，传输速率较低等缺陷。已经存在的便携式RFID数据终端的价格却很高，一般用户接收不了，并且一个完整的RFID系统开发周期长，短时间内无法占领市场等问题，都在一定程度上限制了本行业的进一步发展。因此，读卡设备小型化、接口标准化、速率最大化，缩短系统开发周期必然成为今后RFID产业的主要发展趋势。这种便携式设备能够嵌入到现有智能综合平台中，通过SDIO接口连接到智能手机，PDA、笔记本电脑、打印机、手持终端等便携式前端数据采集设备，将获取到的RFID数据通过标准的SDIO接口与平台进行高速传输。可以满足于身份认证、商业物流、电子票据、新一代智能信用卡、产品防伪、POS及银行卡终端等应用。

l 硬件系统框图
硬件系统框图如图1所示。工作流程如下：

SDIO接口芯片负责把SD总线上的信息流转化为RS 232串口的信息，这样可以和单片机进行简单的沟通，因为一般的单片机都具有串口。
CPU根据接收的指令，通过SPI口向RFID读写基站EM4094发出命令，并得到相应的数据(来自于卡片或者EM4094的设置信息)。
EM4094在得到CPU的命令后，对已经位于天线范围内的卡片进行操作，并返回相应的信息。
由于EM4094的工作电压为4．5～5．5 V，而SD接口提供的是3．3 V的电压，所以要进行电压转换(DC―DC)；另一方面，为了提高读写距离，将3．3 V转换为5 V是有好处的，但另一方面则增加了功耗，这可以通过合理的控制磁场打开的时间来解决。

2 软件功能设计要求
读写器的软件功能基本要实现以下3个方面：
2．1 需要支持13．56MHz频率下的各种标准可读写卡片

3 SDIO卡接口标准
3．1 简介
现在的电脑、PDA、智能手机中一般都配有SDIO卡接口。SDIO是带有扩展输入／输出功能的SD尺寸的卡。IO指输入和输出。SDIO可允许制造商开发能通过SDIO兼容插槽添加在产品中的硬件扩展设备。许多基于SDIO的附加产品正在开发中，其中包括无线LAN和通信适配器、数字电视调谐器和GPS附件。SDIO兼容插槽可用于许多PDA和移动电话之上，并计划用于其他更多的产品。
3．2 特性
兼容规范版本1．01；卡上错误校正；支持CPRM；两个可选的通信协议：SD模式和SPI模式；可变时钟频率：O～25 MHz；通信电压范围：2．0～3. 6 V；工作电压范围：2．O～3．6 V；低电压消耗：自动断电及自动睡醒，智能电源管理；无需额外编程电压；卡片带电插拨保护；正向兼容MMC卡；高速串行接口带随即存取；支持双通道闪存交叉存取；快写技术：一个低成本的方案，能够超高速闪存访问和高可靠数据存储最大读写速率：10 Mb／s；最大10个堆叠的卡(20 MHz，VCC=2．7～3．6 V)；数据寿命：10万次编程／擦除；CE和FCC认证，◎PIP封装技术；尺寸：24 mm宽×32 mm长×1．44 mm厚。