基于低頻喚醒技術的半主動式電子標簽設計

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

3．2 低頻通信程序
通過MCU的SPI口對AS3933各工作寄存器進行配置，以滿足低頻喚醒接收數據的要求。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，數據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)、前導碼(Preamble)、喚醒類型碼(Pattern)、數據(Data)。低頻喚醒信號的頻率為125 kHz，ASK調制，協(xié)議中各類型碼數據均采用曼徹斯特編碼，AS3933數據接收速率為每秒鐘2730個曼徹斯特位，根據數據手冊算得每位曼徹斯特位時長為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，載波頭的時長tc應滿足：0．616 mstc4．73 ms，編制為10位曼徹斯特碼，tc=3．66 ms；前導碼(Preamble)：配置AS3933前導碼的時長tpb應滿足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；數據(Data)：按照表1低頻指令數據包格式進行編制，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、前導碼、喚醒類型碼滿足設定要求，則喚醒管腳WAKE3933產生一個高電平喚醒MCU，隨即在AS3933數據時鐘管腳CLDAT3933輸出曼徹斯時鐘脈沖復原波形，同時數據管腳DAT3933輸出曼徹斯特解碼數據，如圖7所示。

時鐘管腳CLDAT3933的每個上升沿對應一位曼徹斯特解碼后的數據，這極大地方便了接收數據程序的處理。低頻數據采用MCU的PCA捕獲模塊捕獲CL DAT3933管腳輸出的上升沿并產生中斷，在中斷程序中讀取DAT3933管腳高低電平狀態(tài)，高電平則相關低頻變量賦1，低電平則賦0，每接收1位低頻數據，低頻變量左移1位，同時位計數器加1。接收完8位(1字節(jié))數據后，低頻變量清零，字節(jié)計數器加1。判斷接收完成12字節(jié)的低頻數據后，低頻接收喚醒標志置位，完全退出捕獲中斷函數。低頻數據的接收程序流程圖如圖8所示。

電子標簽需要接收10字節(jié)，共160個曼徹斯特位的數低頻據，數據時長約為59 ms，故設定喚醒狀態(tài)的維持時間為100 ms。完成10字節(jié)低頻數據接收后，MCU將向AS3933發(fā)送清除喚醒指令使電子標簽回到低功耗的低頻偵聽模式。

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