基于低頻喚醒技術(shù)的半主動(dòng)式電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)

高頻響應(yīng)閱讀器指令數(shù)據(jù)包格式定義見表2。表2中協(xié)議ID和表1中協(xié)議ID的作用一樣。起始幀和結(jié)束幀用于保證數(shù)據(jù)接收的完整性，軟件綰程中可通過起始幀判斷數(shù)據(jù)接收的開始，通過結(jié)束幀判斷數(shù)據(jù)接收的完成；CRC校檢位用于判斷數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性；當(dāng)起始幀和結(jié)束幀都接收到，并且CRC正確則表示數(shù)據(jù)接收正確。

3．2 低頻通信程序
通過MCU的SPI口對AS3933各工作寄存器進(jìn)行配置，以滿足低頻喚醒接收數(shù)據(jù)的要求。AS3933低功耗偵聽模式采用ON／OFF模式，配置使AS3933喚醒需要滿足16位曼徹斯特喚醒類型碼(Pattern)檢測，數(shù)據(jù)接收開啟曼徹斯特解碼。AS3933低頻喚醒協(xié)議波形如圖6所示，協(xié)議波形包括載波頭(Carrier Brust)、前導(dǎo)碼(Preamble)、喚醒類型碼(Pattern)、數(shù)據(jù)(Data)。低頻喚醒信號(hào)的頻率為125 kHz，ASK調(diào)制，協(xié)議中各類型碼數(shù)據(jù)均采用曼徹斯特編碼，AS3933數(shù)據(jù)接收速率為每秒鐘2730個(gè)曼徹斯特位，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊算得每位曼徹斯特位時(shí)長為366μs。以下低頻喚醒協(xié)議各類型碼的格式要求的說明：

載波頭(Cartier Brust)：按照125 kHz的操作頻率，載波頭的時(shí)長tc應(yīng)滿足：0．616 mstc4．73 ms，編制為10位曼徹斯特碼，tc=3．66 ms；前導(dǎo)碼(Preamble)：配置AS3933前導(dǎo)碼的時(shí)長tpb應(yīng)滿足tpb>3．5ms，加上1位分離位，編制為11位曼徹斯特碼，tpb=4．026 ms；喚醒類型碼(Pattern)：在寄存器R6和115中配置AS3933的16位喚醒類型碼的格式，編制為16位曼徹斯特碼；數(shù)據(jù)(Data)：按照表1低頻指令數(shù)據(jù)包格式進(jìn)行編制，共10字節(jié)，160位曼徹斯特碼。
頻率檢測125 kHz的低頻波的載波頭、前導(dǎo)碼、喚醒類型碼滿足設(shè)定要求，則喚醒管腳WAKE3933產(chǎn)生一個(gè)高電平喚醒MCU，隨即在AS3933數(shù)據(jù)時(shí)鐘管腳CLDAT3933輸出曼徹斯時(shí)鐘脈沖復(fù)原波形，同時(shí)數(shù)據(jù)管腳DAT3933輸出曼徹斯特解碼數(shù)據(jù)，如圖7所示。

時(shí)鐘管腳CLDAT3933的每個(gè)上升沿對應(yīng)一位曼徹斯特解碼后的數(shù)據(jù)，這極大地方便了接收數(shù)據(jù)程序的處理。低頻數(shù)據(jù)采用MCU的PCA捕獲模塊捕獲CL DAT3933管腳輸出的上升沿并產(chǎn)生中斷，在中斷程序中讀取DAT3933管腳高低電平狀態(tài)，高電平則相關(guān)低頻變量賦1，低電平則賦0，每接收1位低頻數(shù)據(jù)，低頻變量左移1位，同時(shí)位計(jì)數(shù)器加1。接收完8位(1字節(jié))數(shù)據(jù)后，低頻變量清零，字節(jié)計(jì)數(shù)器加1。判斷接收完成12字節(jié)的低頻數(shù)據(jù)后，低頻接收喚醒標(biāo)志置位，完全退出捕獲中斷函數(shù)。低頻數(shù)據(jù)的接收程序流程圖如圖8所示。

電子標(biāo)簽需要接收10字節(jié)，共160個(gè)曼徹斯特位的數(shù)低頻據(jù)，數(shù)據(jù)時(shí)長約為59 ms，故設(shè)定喚醒狀態(tài)的維持時(shí)間為100 ms。完成10字節(jié)低頻數(shù)據(jù)接收后，MCU將向AS3933發(fā)送清除喚醒指令使電子標(biāo)簽回到低功耗的低頻偵聽模式。

4 結(jié)論
半主動(dòng)式電子標(biāo)簽大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)，影響其電池使用時(shí)間的主要因素是體眠狀態(tài)下的功耗。對其進(jìn)行低頻喚醒通信測試，半主動(dòng)式電子標(biāo)簽在休眠狀態(tài)下的功耗僅約為45．6μA，實(shí)測可靠的低頻喚醒通信距離為3．4 m。采用低頻喚醒技術(shù)降低了電子標(biāo)簽的功耗，能大大延長了電子標(biāo)簽電池的使用時(shí)間。