本發(fā)明涉及近場(chǎng)(13.56MHZ)通訊領(lǐng)域，特別是涉及一種讀寫器芯片ISO14443協(xié)議TPYE A(類型A)模式下有源天線應(yīng)用從模式發(fā)送及接收電路。

背景技術(shù)：

近場(chǎng)(13.56MHZ)讀寫器芯片在實(shí)際工作時(shí)，是有一定的物理局限性的，具體體現(xiàn)在：

1、天線的線圈與讀寫器芯片直接的導(dǎo)線限定在50cm以內(nèi)。

2、讀寫器芯片與其控制MCU(微控制單元)芯片的距離一般在20cm以內(nèi)。

為解決距離上的局限性，可以將2個(gè)具有旁路功能的讀寫器芯片串聯(lián)，以其中一個(gè)芯片作為主控讀寫器芯片，主控讀寫器芯片與上位機(jī)MCU芯片相連，產(chǎn)生TYPE A米勒編碼發(fā)送尋卡命令；而另一個(gè)為通過旁路信號(hào)接口與主控讀寫器芯片連接的從讀寫器芯片。主控讀寫器芯片沒有天線線圈相連，從讀寫器芯片沒有上位機(jī)MCU芯片相連，但有天線線圈相連，這樣即可以通過延長(zhǎng)主從讀寫器芯片的旁路信號(hào)接口線來突破上述距離限制，通過主控讀寫器芯片發(fā)讀寫命令，讓從讀寫器芯片開關(guān)自己的模擬解調(diào)電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)卡片的負(fù)載調(diào)制解調(diào)，此種應(yīng)用可以稱為有源天線應(yīng)用模式。

因此對(duì)于有源天線應(yīng)用模式的讀寫器芯片來說，有主模式和從模式兩種情況。如圖5所示，讀寫器芯片做為從模式時(shí)，要能夠?qū)膍fin輸入的米勒編碼信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制，并能夠?qū)⑤d波解調(diào)后的副載波串行碼流(標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用)或者將副載波解調(diào)后的串行碼流(非標(biāo)應(yīng)用)通過mfout輸出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種讀寫器有源天線從模式發(fā)送及接收電路，能夠?qū)崿F(xiàn)讀寫器與卡片交互的有源天線應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的讀寫器有源天線從模式發(fā)送及接收電路，包括：

一mfin(Mifare In輸入信號(hào))米勒脈沖濾波發(fā)送電路，接收來自主模式讀寫器mfout(Mifare Out輸出信號(hào))管腳輸出的ISO-14443協(xié)議中TYPE A 106K速率的米勒脈沖，并且濾除毛刺信號(hào)，然后將其直接送到從模式讀寫器模擬發(fā)送TX端口，即輸出待檢測(cè)脈沖信號(hào)，利用模擬載波調(diào)制后直接發(fā)送帶有副載波的信號(hào)到天線中，實(shí)現(xiàn)與卡片的信號(hào)交互；

一mfin米勒脈沖計(jì)數(shù)檢測(cè)電路，與所述mfin米勒脈沖濾波發(fā)送電路相連接，在主模式發(fā)送米勒脈沖時(shí)，對(duì)所述待檢測(cè)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，用于判定幀頭或者幀結(jié)束；

一狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換和輸出控制信號(hào)電路，與所述mfin米勒脈沖計(jì)數(shù)檢測(cè)電路相連接，所述狀態(tài)機(jī)有4種狀態(tài)，分別是idle(空閑),send(發(fā)送),rcv_pre(預(yù)接收),rcv(接收)狀態(tài)，根據(jù)mfin米勒脈沖計(jì)數(shù)檢測(cè)電路的計(jì)數(shù)值來切換發(fā)送和接收狀態(tài)，并產(chǎn)生用于控制mfin米勒脈沖計(jì)數(shù)檢測(cè)電路，解 碼時(shí)鐘同步電路，曼徹斯特碼輸出電路的信號(hào)；

一解碼時(shí)鐘同步電路，與所述狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換和輸出控制信號(hào)電路相連接，產(chǎn)生并輸出使能信號(hào)，控制解碼卡片返回的TYPE A 106K曼徹斯特碼信號(hào)，使時(shí)鐘與數(shù)據(jù)同步對(duì)齊，正確解碼卡片返回的數(shù)據(jù)，生成曼徹斯特碼數(shù)字信號(hào)；

一mfout曼徹斯特碼輸出電路。與所述解碼時(shí)鐘同步電路相連接，在所述狀態(tài)機(jī)為rcv時(shí)，將模擬模塊解碼輸出的信號(hào)經(jīng)過數(shù)字處理以后，送到mfout端口輸出。

本發(fā)明利用讀寫器的mfin和mfout管腳，讓主模式的讀寫器用mfout發(fā)送ISO14443協(xié)議TYPE A 106K米勒脈沖，而從模式的mfin實(shí)現(xiàn)接收并且數(shù)字濾波和發(fā)送到TX接口實(shí)現(xiàn)RF(射頻)信號(hào)的發(fā)送，并且檢測(cè)米勒脈沖是否發(fā)送完畢，根據(jù)狀態(tài)機(jī)的跳轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)從模式讀寫器的發(fā)送到接收狀態(tài)的切換，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備接收來自卡片返回的數(shù)據(jù)，并且利用模擬接收解調(diào)的信號(hào)直接利用其mfout返回給主模式mfin進(jìn)行數(shù)字解碼，從而實(shí)現(xiàn)讀寫器與卡片交互的有源天線應(yīng)用。

本發(fā)明針對(duì)特殊應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合ISO14443協(xié)議中對(duì)TYPE A 106k米勒脈沖的發(fā)送編碼特點(diǎn)進(jìn)行了針對(duì)性的處理，以滿足讀寫器芯片作為有源天線從模式時(shí)的應(yīng)用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是ISO14443協(xié)議TYPE A 106K米勒脈沖編碼示意圖；

圖2是從模式讀寫器的狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換圖；

圖3是ISO14443協(xié)議TYPE A 106K卡片返回的曼徹斯特碼；

圖4是所述讀寫器有源天線從模式發(fā)送及接收電路結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是讀寫器有源天線從模式下與卡片通信的應(yīng)用框圖。

具體實(shí)施方式

參見圖4所示，所述讀寫器有源天線從模式發(fā)送及接收電路，包括：一mfin米勒脈沖濾波發(fā)送電路，一mfin米勒脈沖計(jì)數(shù)檢測(cè)電路，一狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換和輸出控制信號(hào)電路，一解碼時(shí)鐘同步電路，一mfout曼徹斯特碼輸出電路。

所述發(fā)送及接收電路有6個(gè)輸入信號(hào)，分別是：

1、模擬射頻解調(diào)模塊解調(diào)輸出的載波頻率為13.56MHz時(shí)鐘rf_clk(信號(hào)1)；

2、復(fù)位信號(hào)rstn(信號(hào)2)；

3、主模式讀寫器輸出的米勒脈沖mfin(信號(hào)3)；

4、模擬電路從天線RF解碼的ISO14443協(xié)議TYPE A 106K的數(shù)據(jù)rx_komp(信號(hào)8)；

5rf_clk的4分頻時(shí)鐘ck_4(信號(hào)10)；

6rf_clk的16分頻時(shí)鐘ck_16(信號(hào)11)。

所述發(fā)送及接收電路有1個(gè)輸出信號(hào)，即從模式讀寫器輸出的mfout曼徹斯特碼。

所述mfin米勒脈沖濾波發(fā)送電路，采用時(shí)鐘rf_clk信號(hào)1作為時(shí)鐘 信號(hào)，rstn信號(hào)2作為D觸發(fā)器的異步復(fù)位端，用兩級(jí)D型觸發(fā)器采樣輸入的mfin信號(hào)3，然后把這兩級(jí)輸出端的電路做比較，如果相等，則在第3級(jí)D型觸發(fā)器采樣進(jìn)行濾波去毛刺，并且輸出待檢測(cè)脈沖信號(hào)mfin_sync信號(hào)4，同時(shí)將該信號(hào)4通過內(nèi)部連線直接送到從模式讀寫器中模擬電路的TX接口(結(jié)合圖5)實(shí)現(xiàn)RF信號(hào)的發(fā)送，等待卡片接收后返回?cái)?shù)據(jù)。

所述mfin米勒脈沖計(jì)數(shù)檢測(cè)電路，采用時(shí)鐘ck_4信號(hào)10作為時(shí)鐘信號(hào)，rstn信號(hào)2作為D觸發(fā)器的異步復(fù)位端，如圖1所示。從ISO 14443協(xié)議中可知道TYPE A 106K的米勒編碼發(fā)送一幀的開始使用的是序列Z，所以t1時(shí)間范圍約為2-3μs，并且結(jié)合狀態(tài)機(jī)，當(dāng)狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換和輸出控制信號(hào)電路輸出的信號(hào)state即信號(hào)6為idle或者rcv狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)待檢測(cè)脈沖信號(hào)mfin_sync的低電平持續(xù)時(shí)間，即t1期間，如果信號(hào)5計(jì)數(shù)器數(shù)值達(dá)到2，則認(rèn)為主模式讀寫器發(fā)送有效一幀開始，標(biāo)志信號(hào)為mfin_valid。從ISO 14443協(xié)議中可知道TYPE A 106K的米勒編碼發(fā)送一幀的結(jié)束高電平持續(xù)最長(zhǎng)的情況是序列Z+Y，即發(fā)送序列Z期間從t1時(shí)刻開始后續(xù)就一直高電平無調(diào)制，因此當(dāng)狀態(tài)機(jī)為send狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)待檢測(cè)脈沖信號(hào)mfin_sync的高電平持續(xù)時(shí)間，如果信號(hào)5計(jì)數(shù)器數(shù)值達(dá)到64，則認(rèn)為是主模式讀寫器發(fā)送有效一幀結(jié)束，標(biāo)志信號(hào)為mfin_stop。為了檢測(cè)主模式的讀寫器發(fā)送是否有效開始或者結(jié)束，利用計(jì)數(shù)器的特別判定高低電平方法可以省去讀寫器專門設(shè)計(jì)一個(gè)解碼主模式發(fā)送米勒編碼的電路。圖1中，序列X、序列Y和序列Z三個(gè)序列對(duì)于邏輯調(diào)制信號(hào)，“0”表述有調(diào)制，1表示無調(diào)制。

所述狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換和輸出控制信號(hào)電路，如圖2所示，狀態(tài)機(jī)在復(fù)位狀態(tài)下為idle，當(dāng)mfin_valid有效時(shí)，信號(hào)6從idle切換到send。在send過程中將主模式讀寫器需要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容通過模擬調(diào)制發(fā)送給卡片，在檢測(cè)到mfin_stop后，就繼續(xù)轉(zhuǎn)換到rcv_pre狀態(tài)機(jī)中，此狀態(tài)開啟模擬載波解調(diào)電路，這是因?yàn)橥ǔＴ谳d波解調(diào)開始階段會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定期，提早打開模擬電路，留出足夠時(shí)間讓模擬載波解調(diào)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)當(dāng)?shù)却粋€(gè)ISO 14443 TYPEA 106K曼徹斯特碼解調(diào)幀等待期結(jié)束以后，即協(xié)議中的FDT(Frame Delay Time，幀等待時(shí)間)時(shí)間，標(biāo)志信號(hào)為rx_wait_end，狀態(tài)機(jī)進(jìn)入rcv狀態(tài)。在rcv狀態(tài)，繼續(xù)保持打開模擬解調(diào)電路，并且檢測(cè)兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)是濾波后的mfin_sync的有效凹槽，處于rcv狀態(tài)時(shí)，可以被主模式發(fā)出的有效mfin脈沖打斷而關(guān)閉接收解調(diào)電路重新進(jìn)入send狀態(tài)；另一個(gè)信號(hào)是接收結(jié)束標(biāo)志位的下降沿，即當(dāng)正常接收結(jié)束，檢測(cè)到s_valid信號(hào)的下降沿后，標(biāo)志信號(hào)為s_valid_neg，狀態(tài)機(jī)返回進(jìn)入idle。其中s_val id信號(hào)是讀寫器芯片內(nèi)部的副載波解調(diào)電路的副載波調(diào)制有效信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)為1時(shí)，表示接收開始，當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)表示已經(jīng)沒有副載波調(diào)制，接收完畢。以上所有狀態(tài)如果遇到復(fù)位信號(hào)即信號(hào)2則信號(hào)6都返回idle狀態(tài)。

所述解碼時(shí)鐘同步電路，在狀態(tài)機(jī)為send狀態(tài)時(shí)候，該解碼時(shí)鐘同步電路的使能信號(hào)clk_en信號(hào)7置1，以用來解碼卡片返回的ISO 14443TYPE A 106k曼徹斯特碼數(shù)據(jù)。由于該幀數(shù)據(jù)沒有同步幀，所以解碼完全是靠時(shí)鐘對(duì)齊編碼數(shù)據(jù)的第一個(gè)副載波為準(zhǔn)，否則解碼就會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)橛性刺炀€ 的結(jié)構(gòu)是主從mfin和mfout的接口互相連接，所以從模式讀寫器使用該類方法可以無需使用通過判定主模式幀結(jié)束出同步解碼時(shí)鐘信號(hào)的方法。該解碼時(shí)鐘同步電路的使能信號(hào)clk_en信號(hào)7在狀態(tài)機(jī)為idle或者狀態(tài)機(jī)從rcv跳轉(zhuǎn)為send時(shí)清0，這樣在主模式讀寫器連續(xù)發(fā)送尋卡命令時(shí)候，也能做到解碼時(shí)鐘的同步。

所述mfout曼徹斯特碼輸出電路，在卡片收到指令后，會(huì)返回?cái)?shù)據(jù)，模擬電路從天線RF解碼的TYPE A 106K的去包絡(luò)解調(diào)信號(hào)rx_komp信號(hào)8給到數(shù)字電路，該信號(hào)的正確與否取決于clk_en信號(hào)7是否同步正確，并且使用系統(tǒng)時(shí)鐘16分頻的ck_16信號(hào)11作為時(shí)鐘，將該信號(hào)結(jié)合編碼成曼徹斯特碼返回給主模式讀寫器進(jìn)行解碼，其中編碼方式有兩種，如圖3所示，副載波串行碼流(標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，即圖3中上端的波形)或者將副載波解調(diào)后的串行碼流(非標(biāo)應(yīng)用，即圖3中下端的波形)通過mf_out信號(hào)9輸出。

圖5是讀寫器有源天線從模式下與卡片通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用框圖，從圖中可以看到在有源天線應(yīng)用下，卡片與從模式的讀寫器的連接，從模式讀寫器的mfin和mfout管腳端口與主模式讀寫器的mfout和mfin管腳端口連接，以此構(gòu)成有源天線的應(yīng)用。圖5中“TX”表示發(fā)送端，“RX”表示接收端。

以上通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。