基于嵌入式系统的RFID手持机系统设计

在当前的信息技术发展浪潮中，RFID技术凭借其非接触、快速识别的特性，在各种应用领域中发挥着越来越重要的作用。RFID手持机系统设计是一个涉及硬件、软件、电源管理等多个方面复杂工程。本文将详细探讨基于嵌入式系统的RFID手持机系统的设计过程、硬件结构设计、电源部分的设计要求、以及电源芯片的选择等核心知识点。 RFID技术，全称为无线射频识别技术（Radio Frequency Identification），它通过无线电波对目标加以识别，从而获取相关信息。RFID技术具有无需直接接触、读取距离远、数据存储量大、对环境适应性好等优点。基于这一技术的RFID手持机在交通运输、门禁控制、物流管理、考勤系统、货物跟踪、身份识别等众多领域中都发挥着重要作用。 RFID手持机系统的设计对电源的效率、使用寿命、可靠性、体积、成本等方面提出了较高的要求。设计过程中需要考虑到手持机在实际应用中可能会遇到的各种条件，包括电源的转换效率、输出电流、电压稳定性、充电功能等。 在硬件结构设计中，微处理器是整个系统的核心，负责协调各个部件的工作。以微处理器LPC2142为主控制器，可以外扩SRAM、Flash、SD卡等存储设备来完成数据的存储和处理工作。此外，系统还设计有键盘、LCD显示屏，用于显示信息和进行人机交互。系统通过RF模块实现与RFID标签之间的数据通信。为了能够随时与主机进行数据同步，系统还设计有USB接口。此外，还包括了电源部分的设计，用于为各个模块提供稳定的电源。 电源部分的设计是本文的重点内容。根据系统的需求，我们设计了两种电压的电源：3.3V和5V。3.3V的电源用于为键盘、LCD复位电路、外扩存储器和RF模块供电；5V的电源用于为系统的声音提示电路、键盘和LCD背光电路供电。由于考虑到便携性，系统采用了电池供电。电源转换效率、输出电流、电压稳定性、以及充电功能是设计的关键指标。 电源芯片的选择是电源设计的重要环节。在选择电源芯片时，应首先明确输入电压和所需输出电压，以决定采用升压、降压还是升/降压类型的芯片。例如，普通线性稳压器、LDO和Buck型DC-DC只能降压，而Boost型DC-DC则只能升压。芯片的手册中给出的输入和输出电压范围很宽，但实际输出可能达不到手册标称值，这一点需要特别注意。同时，手持设备的电源设计中，芯片的静态电流对系统的待机时间有很大影响。好的电源芯片静态电流在微安级别，而较差的芯片静态电流则在毫安级别。此外，电源效率与输出电流密切相关，因此需要根据实际负载来选择电源芯片，以达到效率的最大化。 在方案选择及芯片选型中，我们比较了两种方案：方案一采用LDO为3.3V供电，电荷泵为5V供电；方案二采用Buck/Boost型DC-DC为3.3V供电，升压型DC-DC为5V供电。考虑到锂离子电池的电压范围变化，方案二能够最大限度地提高电源转换效率，延长电池使用时间。综合考虑，我们选择了方案二，并最终选用了Texas Instruments公司的TPS63031和TPS61240芯片，分别作为3.3V输出和5V输出的电压转换芯片。 通过以上的设计，我们能够实现一个稳定、高效率、小杂散的RFID手持机系统，这不仅满足了现代信息技术应用的需求，也符合了设计高可靠性手持设备电源的目标。RFID手持机系统的设计，无论是对硬件的选择还是电源部分的设计，都需要兼顾功能、性能和成本，以实现最终产品的高性能和高可靠性。