Микросхемы радиочастотной
идентификации
Введение
Всем хорошо известна реализация самых распространенных домофонов с ключами iButton , часто их называют TouchMemory или Даллас. Такие ключи производит американская компания Dallas Semiconductor Corp. Ключ изготовлен из стали и выглядит как таблетка. Для открывания двери достаточно коснуться ключом приемного устройства. В момент контакта ключ запитывается от приемного устройства и передает в домофон уникальный 16 разрядный номер. Если в памяти домофона есть такой номер, то дверь открывается.
За многие годы такой вариант построения домофона с ключом Даллас настолько прижился в России, что многие говорят: «Ничего лучше не придумаешь». Однако в последнее время сильное развитие получила технология RFID (радиочастотная идентификация). Принцип действия RFID таков: считывающее устройство излучает электромагнитное поле, транспондер (метка) получив энергию, сообщает считывающему устройству свой код. Такой процесс считывания кода транспондера осуществляется бесконтактным способом на расстояниях от нескольких сантиметров до нескольких метров. Применив эту технологию для построения домофона, мы получаем несомненные преимущества:
• ключом (транспондером) не надо касаться приемной части домофона. Процесс считывания может происходить на расстоянии до нескольких сантиметров. Ключ даже не надо вынимать из кошелька, барсетки или сумочки.
• ключ можно выполнить практически в любой форме: имитация ключа Даллас или в виде обычной пластиковой карты.
• в домофоне нет контактных площадок, отсутствие влияния погодных условий.
• в сравнении с реализацией домофона для ключей Даллас, реализация приемной части в бесконтактном домофоне упрощается.
• стоимость бесконтактных ключей заметно ниже стоимости ключей Даллас.
Общие принципы бесконтактного считывания
Существуют два варианта бесконтактных меток: пассивные и активные.
В пассивных метках при нахождении в магнитном поле ридера в витках антенны индуцируется ЭДС, в результате чего метка активируется и генерирует код, который в дальнейшем считывается и обрабатывается ридером. В корпусе активных меток есть автономный источник питания (батарейка), и они способны самостоятельно излучать код. Происходит это, когда метка попадает в магнитное поле ридера, выходит из «спящего» режима и генерирует код, который так же считывается и обрабатывается ридером.
На рынке в настоящее время имеются метки в трех основных частотных диапазонах: 125кГц, 13,56 МГц и UHF (800-900 МГц и 2,45 ГГц).
Частота 125 кГц
Метки на 125 кГц исторически появились самыми первыми. Реализация считывателя и метки является достаточно сложной и дорогостоящей, т.к. для создания антенны считывателя и метки требуется большое количество витков. Цена самой дешевой метки не может быть ниже 0,5-0,8 долларов США. Метки на 125кГц хорошо работают в окружении металла и воды. Поэтому такие метки применяются, например, для идентификации газовых и пивных баллонов, мусорных баков, сельскохозяйственных животных. Максимальная дальность работы меток может достигать двух метров.
В таблице 1 представлены микросхемы NXP для меток и считывателей на частоте 125кГц (стандарт HITAG 1, HITAG 2, HITAG S).
Таблица 1. Микросхемы NXP для меток и считывателей на частоте 125кГц |
Обозначение |
Стандарт |
Назначение |
Корпус |
HTRC11001T/02EE |
HITAG 1, 2, S |
Микросхема считывателя |
SO14 |
HTRC11001T/03EE |
HITAG 1, 2, S |
Микросхема считывателя |
SO14 |
PCF7921ATS |
HITAG 2, S |
Микросхема считывателя |
SSOP20 |
PCF7991AT/1081* |
HITAG 1, 2, S |
Микросхема считывателя |
SO14 |
HT1ICS3002W/N5A |
HITAG 1 |
Микросхема метки |
UNCASED |
HT1MOA2S30/E/3 |
HITAG 1 |
Микросхема метки |
PLLMC |
HT2DC20S20/F |
HITAG 2 |
Микросхема метки |
PLLMC |
HT2ICS2002W/N5A |
HITAG 2 |
Микросхема метки |
UNCASED |
HT2MOA2S20/E/3 |
HITAG 2 |
Микросхема метки |
PLLMC |
HTCICC6401EW/C1 |
HITAG 2 |
Микросхема метки |
UNCASED |
HTSFCH4801EV/DH |
HITAG S |
Микросхема метки |
FCP2 |
HTSFCH5601EV/DH |
HITAG S |
Микросхема метки |
FCP2 |
HTSH4801ETK |
HITAG S |
Микросхема метки |
HVSON2 |
HTSH5601ETK |
HITAG S |
Микросхема метки |
HVSON2 |
HTSICH4801EW/V1 |
HITAG S |
Микросхема метки |
UNCASED |
HTSICH5601EW/V1 |
HITAG S |
Микросхема метки |
UNCASED |
HTSMOH4801EV |
HITAG S |
Микросхема метки |
PLLMC |
HTSMOH5601EV |
HITAG S |
Микросхема метки |
PLLMC |
* - Микросхема PCF 7991 AT абсолютно идентична микросхеме HTRC11001T, но имеет более привлекательную цену |
Кроме того, компания NXP выпускает готовые метки транспондеры (с антенной в едином корпусе) применяемые в основном в автомобильных противоугонных системах иммобилайзерах. Это такие транспондеры, как PCF7930AS/3851, PCF7931AS/3851, PCF7935AS/3851, PCF7936AS/3851, PCF7939PA/C0BC1200.
Частота 13,6 МГц
Более предпочтительной с точки зрения упрощения антенны является частота 13,56 МГц.
Практически все бесконтактные карточки используют частоту 13,56 МГц. Антенна для карточки содержит всего 3-5 витков, что позволяет значительно снизить себестоимость карт. Приложения, требующие высокой степени защищенности, используют именно эту частоту, такие как: бесконтактные банковские карты, карты метрополитена, карточки систем контроля доступа и другие. Такие карты называют proximity , т.е. работающими на расстояниях до 10 см . В таких картах используется полупроводниковый чип Mifare компании NXP Semiconductors (ранее Philips Semiconductors ). На сегодняшний день уровень цена на карты proximity варьируется в пределах 0,3 - 2 доллара США.
Вторым направлением применения частоты 13,56 МГц являются метки для замены штрих кода. В таких метках в основном используются метки I - Code ( NXP Semiconductors ). Максимальная дальность считывания таких меток достигает 2,5 метров . Такие метки стоят от 0,2 до 2 долларов США.
В таблицах 2 и 3 перечислены микросхемы NXP для меток и считывателей стандартов Mifare и I - CODE .
Таблица 2. Микросхемы NXP для меток и считывателей Mifare (13,56 МГц) |
Обозначение |
Назначение |
Стандарт |
Корпус |
MFEV700/HAB |
Блок считывателя |
Mifare |
модуль |
MFEV800/HAB |
Блок считывателя |
Mifare |
модуль |
MFRC50001T/0FE |
Микросхема считывателя |
Mifare |
SO32 |
MFRC52201HN1 |
Микросхема считывателя |
Mifare |
HVQFN32 |
MFRC52201HN1 |
Микросхема считывателя |
Mifare |
HVQFN32 |
MFRC52301HN1 |
Микросхема считывателя |
Mifare |
HVQFN32 |
MFRC52301HN1 |
Микросхема считывателя |
Mifare |
HVQFN32 |
MFRC53001T/0FE |
Микросхема считывателя |
Mifare |
SO32 |
MFRC53101T/0FE |
Микросхема считывателя |
Mifare |
SO32 |
MFRX62301HD/D4110 |
Микросхема считывателя |
Mifare |
HLQFN48R |
CLRC63201T/0FE |
Микросхема считывателя |
Mifare/I-Code |
SO32 |
CLRD701/HAB |
Блок считывателя |
Mifare/I-Code |
модуль |
MF0FCP2U10/DH |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
FCP2 |
MF0FCP2U11/DH |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
FCP2 |
MF0ICU1001W/U7D |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
UNCASED |
MF0ICU1001W/V1D |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
UNCASED |
MF0ICU1101W/V1D |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
UNCASED |
MF0ICU2001DUD |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
UNCASED |
MF0ICU2101DUD |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
UNCASED |
MF0MOA4U10/D |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
PLLMC |
MF0MOU2001DA4 |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
PLLMC |
MF0MOU2101DA4 |
Микросхема метки |
Mifare Ultralight |
PLLMC |
MF1FCP2S50/DH |
Микросхема метки |
Mifare Standard 1K |
FCP2 |
MF1ICS2005W/U7D |
Микросхема метки |
Mifare Mini |
UNCASED |
MF1ICS2007W/V6D |
Микросхема метки |
Mifare Mini |
UNCASED |
MF1ICS5005W/V1D |
Микросхема метки |
Mifare Standard 1K |
UNCASED |
MF1ICS7001W/V1D |
Микросхема метки |
Mifare Standard 4K |
UNCASED |
MF1ICS7001W/V9D |
Микросхема метки |
Mifare Standard 4K |
UNCASED |
MF1MOA2S50/D/3 |
Микросхема метки |
Mifare Standard 1K |
PLLMC |
MF1MOA2S50/D3F |
Микросхема метки |
Mifare Standard 1K |
PLLMC |
MF1MOA4S20/D |
Микросхема метки |
Mifare Mini |
PLLMC |
MF1MOA4S50/D |
Микросхема метки |
Mifare Standard 1K |
PLLMC |
MF1MOA4S70/D |
Микросхема метки |
Mifare Standard 4K |
PLLMC |
Таблица 3. Микросхемы NXP для меток и считывателей I - CODE (13,56 МГц) |
Обозначение |
Назначение |
Стандарт |
Корпус |
SL1ICS3001W/N4D |
Микросхема метки |
I-CODE 1 |
UNCASED |
SL1ICS3101W/N4D |
Микросхема метки |
I-CODE 1 |
UNCASED |
SL2FCS1001DV/DH |
Микросхема метки |
I-CODE SLI |
FCP2 |
SL2FCS1101DV/DH |
Микросхема метки |
I-CODE SLI |
FCP2 |
SL2FCS2001DV/DH |
Микросхема метки |
I-CODE SLI |
FCP2 |
SL2FCS5001EV/DH |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
FCP2 |
SL2FCS5101EV/DH |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
FCP2 |
SL2FCS5301EV/DH |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
FCP2 |
SL2FCS5401EV/DH |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
FCP2 |
SL2ICS1001DW/V4 |
Микросхема метки |
I-CODE EPC |
UNCASED |
SL2ICS1101DW/V4 |
Микросхема метки |
I-CODE UID |
UNCASED |
SL2ICS1201DW/V1 |
Микросхема метки |
I-CODE SLI |
UNCASED |
SL2ICS2001DW/V1D |
Микросхема метки |
I-CODE SLI |
UNCASED |
SL2ICS5001EW/V7 |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
UNCASED |
SL2ICS5101EW/V7 |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
UNCASED |
SL2ICS5301EW/V7 |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
UNCASED |
SL2ICS5311EW/V7 |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
UNCASED |
SL2ICS5401EW/V7 |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
UNCASED |
SL2MOS2001DV |
Микросхема метки |
I-CODE SLI |
PLLMC |
SL2MOS5001EV |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
PLLMC |
SL2MOS5101EV |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
PLLMC |
SL2MOS5301EV |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
PLLMC |
SL2MOS5401EV |
Микросхема метки |
I-CODE SLI-S |
PLLMC |
SL2S2001AC3 |
Микросхема метки |
I-CODE SLI |
FCS2 |
SL2S2001AC5 |
Микросхема метки |
I-CODE SLI |
FCS2 |
CLRC63201T/0FE |
Микросхема считывателя |
Mifare/I-Code |
SO32 |
SLRC40001T/OFE |
Микросхема считывателя |
I-Code |
SO32 |
CLRD701/HAB |
Блок считывателя |
Mifare/I-Code |
модуль |
Частота 840-960 МГц
В последнее время на рынке начали активно появляться метки на частоты UHF . Антенна для таких меток состоит из двух усиков (диполь), поэтому изготовление метки не дорого. Сейчас уже появились метки стоимостью 0,2-0,3 доллара США. Дальность считывания может достигать 10 метров , поэтому метки UHF резонно применять в логистике. Помеченные метками UHF контейнеры, поддоны, коробки быстрее и дешевле обрабатывать. К сожалению, считыватели для таких меток стоят дороже, чем считыватели на частоты 125 кГц и 13,56 МГц. На сегодняшний день минимальная стоимость считывателя для UHF меток колеблется в районе 500 долларов США. Но прослеживается явная тенденция удешевления оборудования для этого направления бесконтактной идентификации. Для примера, три года назад дешевый считыватель для UHF меток стоил 3000 долларов США. Поэтому можно ожидать, что в ближайшем будущем считыватели значительно подешевеют и метки UHF получат массовое распространение. В таблице приведены данные по микросхемам для меток UHF диапазона. Наиболее интересны микросхемы в корпусе TSSOP 8, т.к. на них любой желающий сможет создать свою собственную готовую метку с антенной (например, развести антенну-диполь прямо на печатной плате, а микросхему метки запаять в процессе монтажа остальных элементов).
Таблица 4. Микросхемы NXP для меток UHF (840-960 МГц) |
Обозначение |
Стандарт |
Корпус |
SL3FCS1001FV/DH |
UCODE EPC G2 |
FCP2 |
SL3ICS1001FW/V7AJ |
UCODE EPC G2 |
UNCASED |
SL3ICS1002FUG/V7AF |
UCODE G2XM |
UNCASED |
SL3ICS1202FUG/V7AF |
UCODE G2XL |
UNCASED |
SL3ICS3001FW/V4 |
UCODE HSL |
UNCASED |
SL3S1001FTT |
UCODE EPC G2 |
TSSOP8 |
SL3S1002AC0 |
UCODE G2XM |
FCS2 |
SL3S1002FTT |
UCODE G2XM |
TSSOP8 |
SL3S1202AC0 |
UCODE G2XL |
FCS2 |
SL3S1202FTT |
UCODE G2XL |
TSSOP8 |
SL3S3001FTT |
UCODE HSL |
TSSOP8 |
Не так давно компания NXP анонсировала новый стандарт NFC ( near field communication ). Это новый стандарт передачи данных на основе технологии RFID
(используется частота 13,56 МГц). По стандарту NFC возможна передача данных между двумя считывающими устройствами. Так, например, компанией Nokia уже выпущен первый в мире сотовый телефон с функцией NFC . С помощью этого телефона можно, например:
- записать проездной билет на метро (тогда он заменит бесконтактную карту метрополитена);
- начислить стипендию, пенсию и т.д. (заменяет бесконтактные банковские карты);
- записать код доступа (заменяет карту для доступа на предприятие, на охраняемый объект, заменить ключ от домофона).
В таблице 5 перечислены микросхемы NXP считывателей NFC. Для разработки и отладки систем с использованием микросхем бесконтактной идентификации существует ряд отладочных средств, который позволяет разработчику достаточно быстро освоить основные принципы работы и создать систему с использованием бесконтактной идентификации.
Таблица 5. Микросхемы NXP считывателей NFC |
Обозначение |
Тип |
Корпус |
Рекоммендуемая отладка |
PN5110A0HN/C |
NFC трансивер |
HVQFN40 |
OM5561 |
PN5110A0HN1/C2 |
NFC трансивер |
HVQFN32 |
OM5561 |
PN5110A0HN1/C2 |
NFC трансивер |
HVQFN32 |
OM5561 |
PN5120A0HN/C1 |
NFC трансивер |
HVQFN40 |
OM5571 |
PN5120A0HN1/C1 |
NFC трансивер |
HVQFN32 |
OM5571 |
PN5310A3HN/C203 |
NFC контроллер |
HVQFN40 |
OM5555 |
PN5321A3HN/C106 |
NFC контроллер |
HVQFN40 |
OM5581 |
PN5331B3HN/C270 |
NFC контроллер |
HVQFN40 |
нет |
P Т544 |
В разработке |
— |
— |
PN65L |
Криптопроцессор |
HLQFN48 |
нет |
