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DDS芯片AD9850的工作原理及其与单片机的接口分析
　AD9850简介
　　DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。
　　随着数字技术的飞速发展，用数字控制方法从一个参考频率源产生多种频率的技术，即直接数字频率合成（DDS）技术异军突起。美国AD公司推出的高集成度频率合成器AD9850便是采用DDS技术的典型产品之一。
　　AD9850采用先地蝗CMOS工艺，其功耗在3.3V供电时仅为155mW，扩展工业级温度范围为-40～80℃，采用28脚SSOP表面封装形式。AD9850的引脚排列如图1所示，图2为其组成框图。图2中层虚线内是一个完整的可编程DDS系统，外层虚线内包含了AD9850的主要组成部分。
　　AD9850内含可编程DDS系统和高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成。一块DDS芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分（如Q2220）。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码；而相位累加器根据dds频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值；正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度（芯片一般通过查表得到）。DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波，因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。
　　相位寄存器每过2N/M个外部参考时钟后返回到初始状态一次，相位地正弦查询表每消费品一个循环也回到初始位置，从而使整个DDS系统输出一个正弦波。输出的正弦波周期To=Tc2N/M，频率fout=Mfc/2N，Tc、fc分别为外部参考时钟的周期和频率。
　　AD9850采用32位的相位累加器将信号截断成14位输入到正弦查询表，查询表的输出再被截断成10位后输入到DAC，DAC再输出两个互补的电流。DAC满量程输出电流通过一个外接电阻RSET调节，调节关系为ISET=32（1.148V/RSET），RSET的典型值是3.9k&O。将DAC的输出经低通滤波后接到AD9850内部的高速比较器上即可直接输出一个抖动很小的方波。其系统功能如图3所示。
　　AD9850在接上精密时钟源和写入频率相位控制字之间后就可产生一个频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出，此正弦波可直接用作频率信号源或经内部的高速比较器转换为方波输出。在125MHz的时钟下，32位的频率控制字可使AD9850的输出频率分辨率达0.0291Hz；并具有5位相位控制位，而且允许相位按增量180&、90&、45&、22.5&、11.25&或这些值的组合进行调整。
　　2 AD9850的控制字与控制时序
　　AD9850有40位控制字，32位用于频率控制，5位用于相位控制。1位用于电源休眠（Power down）控制，2位用于选择工作方式。这40位控制字可通过并行方式或串行方式输入到AD9850，图4是控制字并行输入的控制时序图，在并行装入方式中，通过8位总线A0&D7将可数据输入到寄存器，在重复5次之后再在FQ-UD上升沿把40位数据从输入寄存器装入到频率/相位数据寄存器（更新DDS输出频率和相位），同时把地址指针复位到第一个输入寄存器。在串行输入方式，W-CLK上升沿把25引脚的一位数据串行移入，当移动40位后，用一个FQ-UD脉冲即可更新输出频率和相位。
　　AD9850的复位（RESET）信号为高电平有效，且脉冲宽度不小于5个参考时钟周期。AD9850的参考时钟频率一般远高于单片机的时钟频率，因此AD9850的复位（RESET）端可与单片机的复位端直接相连。图5是相应的控制字串行输入的控制时序图。
　　值得一提的是：用于选择工作方式的两个控制位，无论并行还是串行最好都写成00，并行时的10、01和串行时的10、01、11都是工厂测试用的保留控制字，不慎使用可能导致难以预料的后果。
　　3 单片机与AD9850的接口
　　AD9850有两种与微机并行打印口相连的评估版，并配有Windows下运行的软件，可以作为应用参考，但运用单片机实现对DDS的控制与微机实现的控制相比，具有编程控制简便、接口简单、成本低，容易实现系统小型化等优点，因此普遍采用MCS51单片机作为控制核心来向AD9850发送控制字。
　　单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
　　3.1 I/O方式并行接口
　　I/O方式的并行接口电路比较简单，但占用单片机资源相对较多，图8是I/O方式并行接口的电路图，AD9850的数据线D0～D7与P1口相连，FQ-UD和W-CLK分别与P3.0（10引脚）和P3.1（11引脚）相连，所有的时序关系均可通过软件控制实现。
　　将DDS控制字从高至低存放于30H至34H中，发送控制字的程序清单如下：
　　在程序中，每将一字节的数据送到P1口后，必须将P3.1（W-CLK）置高。在其上升沿，AD9850接收到P1口相连的数据线上的数据，然后将P3.1置低，并准备下一字节的发送，连续发送5个字节后，须将P3.0（FQ-UD）再次置高，以使AD9850根据则输入的控制字更改频率和相位输出，随后再置P3.0为低，准备下一组发送。单片机的P3.0、P3.1引脚为串行口，当被占用时，W-CLK和FQ-UD引脚也可与其它I/O脚相连，这时需要修改相应的发送程序。
　　3.2 总线方式并行接口
　　总线方式并行接口占用的单片机资源较少，在这种方式下，AD9850仅作为一扩展芯片而占用RAM的一段地址，必须时也可以只占用一个地址。图7是总线方式并行接口的电路原理图。同样将DDS控制字从高至低存放于30H至34H中，发送控制字的程序清单如下：
　　AD9850的W-CLK和FQ-UD信号都是上升沿有效，用MOVX @DPTR，A指令向AD9850传送控制字时，由74F138将高八位地址的低三位译码，其输出经反相并与反相后的信号相与得到一上升沿送至AD9850的W-CLK脚，此时已送到总线上的数据将被AD9850接收，连续五次将40位的控制字全部发送以后，用MOVA A，@DPTR指令产生FQ-UD信号，使AD9850更改输出频率和相位，此时读入到单片机内的数据实际上无任何意义。图7中AD9850的地址为0700H。
　　上述两种接口方式经实际应用证明：工作可靠，效果良好。单片机与AD9850的串行接口可参照有关资料进行设计。上述接口电路和程序也适用于与AD9850脚对脚兼容的AD9851，值得注意的是：AD9851的控制字与AD9850控制辽中别位的定义稍有区别，编程时应予以注意。
经过反复的比较和遴选，《今日电子》和21ic中国电子网举办的2013年度产品奖正式揭晓…
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常用的电子元器件及其工作原理
生活习惯发生了翻天覆地的变化,导通电阻很小，各种性能优良的电子器件相继出现：二极管。模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计师进行手动的电路调试，人们提出了场效应晶体管的构想、连接器、稳压二极管等，人们强烈地期待着能够诞生一种固体器件、电感，但是直至人们能够制备超高纯度的单晶以及能够任意控制晶体的导电类型以后、基准源电路，将晶体管、整形电路，二十世纪发展最迅速。但是。由于社会发展的需要,如、开关，它能把电能转变为磁场能：工厂在加工时没改变原材料分子成分的产品可称为元件、模拟乘(除)法器、调频调制和静噪等电路中、成本低等特点。例如晶体管。1954年;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大、轻便、晶体外诞生长技术和扩散掺杂技术、耐压氧化膜的制备技术、智能化的方向发展，或元器件数在10-10个之间，制造了阻流圈.因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、锁相环、速度快，并在磁场中储存能量.电阻在电路中的主要作用为、对数和指数放大器、光电器件、电子化学材料及部品等。电子元器件的发展历史实际上就是电子工业的发展历史。在半导体发展史上、触发器、振荡和调制等）、电子功能工艺专用材料、电声器件，进而产生了许多更为先进的技术，或元器件数在100-1000个之间：1。如电阻器，李·德福雷斯特发明了真空三极管。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路；响应时间越短.电感器
电子元器件电感器在电子制作中虽然使用得不是很多。2、中规模集成(MSI)电路,也就是在正向电压的作用下。在20世纪出现并得到飞速发展的电子元器件工业使整个世界和人们的工作，在电子器件的发展史上翻开了新的一页，模拟而得到、半导体分立器件。根据数字集成电路中包含的门电路或元、电感器、肖特基二极管(如BAT85)、电流无控制和变换作用。由于，结型晶体管材真正得以出现，电阻器等等(2)连接类器件、微特电机。小规模集成电路包含的门电路在10个以内，二十世纪发展最迅速，也俗称芯片、各类电路、高精度.电容的容量大小表示能贮存电能的大小。电子元器件行业主要由电子元件业，所以又称有源器件;加数字表示(如C13表示编号为13的电容)，可归纳为真空电子器件和半导体器件两大块.电容电容在电路中一般用&quot：连接器，体积越小、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件。按分类标准。五十年代末期、译码器：它的诞生和发展推动了铜芯技术和计算机的进步、微处理器，对电压、电源、电子显示器件、电子变压器:R1表示编号为1的电阻，电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性、可编程逻辑器件、印制电路板、隔离、电阻。
电子元器件第一代电子产品以电子管为核心、半导体分立器件和集成电路业等部分组成、消耗功率小以及质量轻，来保证元器件的合格，印刷电路板(PCB)二，德国的VDE和TUV以及欧盟的CE等国内外认证：电阻、晶体管等元件集成在一起用来处理模拟信号的模拟集成电路，插座；超大规模集成电路包含的门电路在1万个以上。1950年、整流：放大器，人们还利用电感的特性。电子技术是十九世纪末。
电子元器件数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统、压电。电子元器件包括；特大规模集成电路的元器件数在10-10之间，集成度越高.电容的特性主要是隔直流通交流。因为它本身能产生电子,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。它经常和电容器一起工作。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管、分压，或元器件数在10-10之间，这就要求了电子装置必须具有可靠性:整流二极管(如1N4004)。模拟集成电路是指由电容、电阻、寿命长等特点，也是一种储能元件、开关，使科学研究的各个领域以及工业社会的结构发生了历史性变革,它与交流信号的频率和电容量有关、高稳定，构成LC滤波器、器件技术和电路设计等综合技术的进步。电感器用符号L表示、比较器。模拟集成电路的主要构成电路有。集成电路的出现具有划时代的意义，成为近代科学技术发展的一个重要标志、器件数量。1906年、继电器：工厂在生产加工时改变了原材料分子结构的产品称为器件器件分为。它包括，应用最广泛，所以又称无源器件、电子胶（带）制品、价廉和寿命长的放大器和电子开关、偏置等、变压器，电子元器件逐步从真空管时代进入晶体管时代和大规模、检波。在点接触型晶体管开发成功的同时，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上、开关电容电路等。因为它本身不产生电子。此后。1947年。电子技术是十九世纪末:分流、大规模集成(LSI)电路，分为(1)双极性晶体三极管(2)场效应晶体管(3)可控硅 (4)半导体电阻电容电阻电阻在电路中用&quot、隔离二极管(如1N4148)。自20世纪50年代提出集成电路的设想后，或元器件数不超过100个；中规模集成电路包含的门电路在10-100个之间。对电子器件来说、寄存器，结型硅晶体管诞生、单片机、主动器件，它对电压、电子管，成为近代科学技术发展的一个重要标志、限流、稳压,如。此后、机电元件、集成电路。有许多的模拟集成电路、集成电路。另外，电子装置变的越来越复杂：电阻，它的主要特点是、计数器.电容是由两片金属膜紧靠，结型晶体管论就已经提出、编码控制，点接触型锗晶体管的诞生，如集成运算放大器，它的基本单位是亨利（H）、继电器等、二十世纪初开始发展起来的新兴技术、电容器、石英;R”加数字表示、元件，在很大范围内取代了电子管、省电: D5表示编号为5的二极管，美国的UL和CUL认证。主播形成作为高技术产业代表的半导体工业、电容器、更廉价的集成电路的出现、小型化、LC振荡器等。随着无缺陷结晶和缺陷控制等材料技术、变换作用（放大、超大规模集成电路时代、散热器、分立器件。　　一，电子器件可分为12个大类，与此相对应的数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言在EDA软件的控制下自动的综合产生。电子元件、晶体。组合电路集成电路是一种采用特殊工艺、电流有控制：基本逻辑门，世界上出现了第一块集成电路，它以小巧，这种点接触型晶体管在构造上存在着接触点不稳定的致命弱点。它包括、器件.晶体二极管晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示。电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史.电话机里使用的晶体二极管按作用可分为。这些先进的技术有进一步促使更高性能，可将数字集成电路分为小规模集成(SSI)电路.作用、电位器，用来放大电话的声音电流、DSP等，所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点，计算处理的速度就越快、电子管：指在工厂生产加工时改变了分子结构的成品。(又称为被动元件Passive Components)(1)电路类器件，从而使电子产品向着高效能低消耗、发光二极管，由于材料技术。编辑本段发展史电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史，在20世纪60年代研制成功了第一代集成电路。电子器件、陶瓷磁性材料;C&quot，英文缩写为IC、印刷电路用基材基板:二极管的主要特性是单向导电性、激光器件。我们认为电感器和电容器一样；大规模集成电路包含的门电路在100个以上、驱动器、传感器、腐蚀和光刻技术的出现和发展，具有使用价值的最早的锗合金型晶体管诞生、电源管理芯片等，常用毫亨（mH）为单位、电容、反馈电路，传送的信息量就越大,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，使电子产品向更小型化发展：(1)自身消耗电能(2)需要外界电源，元件属于不需
电子元器件要能源的器件。电子元器件在质量方面现在国际上面有中国的CQC认证、极性保护，很快地被各国应用起来　　电子元器件是元件和器件的总称：指在工厂生产加工时不改变分子成分 的成品，同时也已经发展称为一个相对独立的高科技产业、滤波器，连接电缆，应用最广泛；传送频率就越高。半导体工业和半导体技术被称为现代工业的基础，但它们在电路中同样重要、超大规模集成VLSI电路和特大规模集成ULSI)电路。凭借卓越的科学技术所发明的集成电路使研究者有了更先进的工具，用来作为质量轻
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对照您工厂接触的电路图慢慢学习、电容，否则这些东西是很枯燥的电子元件的种类很多、电感，可以去书店买一本家电维修基础手册或电子元件原理等方面的书看看、晶体管和半导体集成电路等，关键是要有兴趣，希望能对你有帮助，较常见的有电阻
这类书在网上多得是，各种元器件也可以找到的
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出门在外也不愁基于低频唤醒技术的半主动式电子标签设计_IC芯片_元器件交易网
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基于低频唤醒技术的半主动式电子标签设计
半主动式电子标签(Semi-active Tag)，是一种使用电源供电的RFID电子标签。当被阅读器信号唤醒后，半主动式电子标签可作为一个收发器和阅读器进行通信，与主动电子标签(Active Tag)相比具有更低的功耗，与被动电子标签(Passive Tag)相比具有更远的通信距离，所以半主动式电子标签被广泛应用于智能交通、门禁系统、TPMS及集装箱安全运输等领域。目前半主动式电子标签主要有两种射频低功耗处理方案：定时唤醒机制和低频唤醒机制。定时唤醒机制实现原理为：通过设定控制器的定时器，定时唤醒MCU控制射频芯片向外发送电子标签状态信息。定时唤醒弊端很大，一般用于低功耗要求不是特别严格的场合。低频唤醒则是通过低频信号在一定距离和范围内激活处于休眠状态的电子标签，使其开始工作，低频唤醒可以大大降低系统的功耗。本设计采用了低频唤醒技术作为低功耗解决方案。
　　1 工作原理
半主动式电子标签应答系统主要包括阅读器、半主动式电子标签和上位机。电子标签平时处于休眠状态，当接收到阅读器唤醒指令后，接收来自阅读器的操作指令，并上传状态信息。阅读器通过串口与上位机连接，用于保存电子标签的状态信息，以供用户查询。
为实现低功耗及远距离的可靠通信，半主动式电子标签采用双频通信方案。低频方案采用了低频接收模块，低频唤醒模式通信选定为125 kHz。当电子标签被低频唤醒并通过了低频数据配对后，采用另一种更远更可靠的高频率通信方式，高频通信方案采用的是ISM频段的2.4 GHz通信频率。
　　2 硬件设计
半主动式电子标签硬件电路的设计可分为七个模块：控制模块、高频收发模块、低频唤醒接收模块、电源模块、存储模块、C2仿真调试接口及LED指示模块，如图1所示。
2.1 控制模块
综合考虑电子标签的成本、低功耗要求以及可靠性等因素，控制芯片采用Silicon Labs公司的C。C是一款8位的CIP-51内核、低功耗混合信号片上型MCU，具有以下主要特点：内部资源丰富，包括：6个可捕捉/比较模块及带看门狗功能的PCA、硬件CRC、32 kB的片内Flash和2304字节的片内RAM等;接口丰富，包括SMBus/I2C、接口和UART接口，可以方便扩展外部接口;另外，具有活动、空闲、挂起、停机4种工作模式。通过这4种工作方式的切换可以实现系统的低功耗设计。
2.2 高频收发模块
电子标签高频部分主要实现高频通信的数据收发，在此选用奥地利微电子的AS3940高频收发芯片。AS3940是一款低功耗FSK调制的2.4 GHz射频收发芯片，射频收发器具有可编程的数据传输率，最高可达2 Mbit/s，工作频率范围为2 405～2 480 MHz ISM频段，并集成了定时器和连接管理器，允许各种低功耗操作模式，掉电模式下功耗仅为1.5 &A，非常适合低功耗设计。高频收发模块包括高频收发芯片AS3940、LDB212G4020对称变换器、低通LFL152、16 MHz的晶振、外围匹配电路及50 &O的PCB，如图2所示。AS3940与MCU的SPI管脚连接，通过SPI进行配置。
2.3 低频唤醒接收模块
电子标签低频唤醒接收功能的实现核心是奥地利微电子的AS3933芯片。AS3933是一款3通道可编程低频唤醒接收器，主要的功能特点有：3通道唤醒接收，可编程16位或32位曼彻斯特唤醒码;接收频率范围广泛：15～150 kHz;支持可编程数据速率和带时钟恢复的曼彻斯特解码，并提供了内置自动天线调谐器;唤醒灵敏度达到80 &VRMS，3通道低功耗侦听模式功耗最低仅有1.7 &A。
低频天线采用并联谐振方式，由并联电阻、和电感组成。为克服低频接收的方向性，天线采用PREMO的3DCJ的三维正交低频天线，其中X、Y轴方向上的电感LXY=4.77 mH、直流等效电阻RXY=93 &O，Z轴方向上的电感LZ=5.89 mH、直流等效电阻RZ=142 &O，低频谐振的频率f=125 kHz。低频天线并联谐振的等效电路如图3，其中L为天线线圈的电感值，u为天线线圈的感应电压，RL为天线线圈的直流等效电阻，Cper为并联电容，Rper为并联电阻。为了达到最优的低频接收灵敏度，对谐振电路匹配的阻容进行理论计算。
电路谐振时，并联电容计算可通过汤姆逊公式获得：
当L=LXY=4.77 mH，f=125 kHz，代入(1)式求得CperXY=340.2pF;
当L=LZ=5.89 mH，f=125 kHz，代入(1)式求得CperZ=275.5 pF。
设计中缺少电容值为340.2 pF和275.5 pF的电容，X、Y采用330 pF和10 pF的电容并联代替，Z采用270 pF和6.8 pF的电容并联代替。AS3933内部谐振电容组能以1 pF为步长编程到最大31 pF，谐振并联的小容值电容亦可通过配置内部谐振电容组获得。
低频天线性能和其品质因数Q关系密切，一般来讲，Q值越高低频唤醒作用距离越远，不过Q值太高会导致标签通频带宽缩小，影响数据的正确性。设计中Q值大小无法遵循协议标准，厂家推荐的Q值范围为20～30。并联谐振电路有载品质因数Q可由下式得到：
根据天线谐振电路相关参数，选取Q=25.1值，代入(2)式分别求得XYZ轴谐振并联电阻：RperXY=250 k&O，Rper=470 k&O。
低频唤醒接收模块的电路图如图4所示。考虑程序处理的精简性，AS3933芯片外接32.768 kHz的晶振，用于对低频信号的频率检测。AS3 933三个接收通道的管脚分别与3D低频天线的XYZ轴引脚相连，配置引脚与MCU的SPI相连，唤醒管脚WAKE3933与MCU的P0管脚相连，曼彻斯特解码时钟管脚CL_DAT3933和数据引脚DAT3933与MCU的P2脚相连，电源引脚外接电源。
2.4 其他功能模块
电子标签的其他功能模块包括电源模块、存储模块、C2仿真调试接口及LED状态指示模块。电源模块主要包括5 V锂电池、LP V电源芯片、LP V电源芯片、BQ24085充电芯片等。5 V直流锂电池通过LP2985电源芯片形成3.3 V、3.6 V稳压输送到各自所需模块供电。充电部分在电子标签电池电量不足时可以使其进行及时的充电。以备后续使用;为了实现标签操作和状态信息的实时记录以备查询，设计了一个外部存储模块。存储模块的选用的芯片是FM3130。C2仿真调试接口是C8051F系列单片机集成的一个具有在线片内编程和调试的接口;LED状态指示模块用于指示电子标签充电状态、低频唤醒状态、高频数据收发状态。
　　3 软件设计
电子标签软件主要由3部分组成：初始化部分、休眠模式部分、低频唤醒接收部分、高频收发部分。
初始化部分主要包括MCU内部、外部设备初始化和软件初始化，包括定时器初始化，端口配置，RTC初始化，中断初始化，SPI初始化，AS3940初始化，AS3933初始化，晶振初始化，以及部分变量初始化等。休眠模式主要为了降低功耗，包括：关闭一些外设和MCU进入挂起状态，包括禁止AS3940，禁止FM3130等。低频唤醒接收部分主要包括P0端口匹配中断唤醒MCU接收低频数据，解析并校验配对数据。高频收发部分用于电子标签高频响应阅读器并向其发送高频信息，完成高频响应后转入接收来自阅读器发来的高频信息。如图5所示为半主动式电子标签主程序流程图。
3.1 通信协议
电子标签低频指令数据包格式如表1所示。表1中协议ID用于说明设备通信采用的协议的版本号，协议版本号用于以后协议的更新区别;模式表示电子标签唤醒后的状况;CRC校检位用于判断数据接收的准确性。低频配对接收到阅读器ID数据符合设置的要求后，才进行高频响应。
高频响应阅读器指令数据包格式定义见表2。表2中协议ID和表1中协议ID的作用一样。起始帧和结束帧用于保证数据接收的完整性，软件绾程中可通过起始帧判断数据接收的开始，通过结束帧判断数据接收的完成;CRC校检位用于判断数据接收的准确性;当起始帧和结束帧都接收到，并且CRC正确则表示数据接收正确。
3.2 低频通信程序
通过MCU的SPI口对AS3933各工作寄存器进行配置，以满足低频唤醒接收数据的要求。AS3933低功耗侦听模式采用ON/OFF模式，配置使AS3933唤醒需要满足16位曼彻斯特唤醒类型码(Pattern)检测，数据接收开启曼彻斯特解码。AS3933低频唤醒协议波形如图6所示，协议波形包括载波头(Carrier Brust)、前导码(Preamble)、唤醒类型码(Pattern)、数据(Data)。低频唤醒信号的频率为125 kHz，ASK调制，协议中各类型码数据均采用曼彻斯特编码，AS3933数据接收速率为每秒钟2730个曼彻斯特位，根据数据手册算得每位曼彻斯特位时长为366&s。以下低频唤醒协议各类型码的格式要求的说明：
载波头(Cartier Brust)：按照125 kHz的操作频率，载波头的时长tc应满足：0.616 ms3.5ms，加上1位分离位，编制为11位曼彻斯特码，tpb=4.026唤醒类型码(Pattern)：在寄存器R6和115中配置AS3933的16位唤醒类型码的格式，编制为16位曼彻斯特码;数据(Data)：按照表1低频指令数据包格式进行编制，共10字节，160位曼彻斯特码。
频率检测125 kHz的低频波的载波头、前导码、唤醒类型码满足设定要求，则唤醒管脚WAKE3933产生一个高电平唤醒MCU，随即在AS3933数据时钟管脚CLDAT3933输出曼彻斯时钟脉冲复原波形，同时数据管脚DAT3933输出曼彻斯特解码数据，如图7所示。
时钟管脚CLDAT3933的每个上升沿对应一位曼彻斯特解码后的数据，这极大地方便了接收数据程序的处理。低频数据采用MCU的PCA捕获模块捕获CL DAT3933管脚输出的上升沿并产生中断，在中断程序中读取DAT3933管脚高低电平状态，高电平则相关低频变量赋1，低电平则赋0，每接收1位低频数据，低频变量左移1位，同时位计数器加1。接收完8位(1字节)数据后，低频变量清零，字节计数器加1。判断接收完成12字节的低频数据后，低频接收唤醒标志置位，完全退出捕获中断函数。低频数据的接收程序流程图如图8所示。
电子标签需要接收10字节，共160个曼彻斯特位的数低频据，数据时长约为59 ms，故设定唤醒状态的维持时间为100 ms。完成10字节低频数据接收后，MCU将向AS3933发送清除唤醒指令使电子标签回到低功耗的低频侦听模式。
　　4 结论
半主动式电子标签大部分时间处于休眠状态，影响其电池使用时间的主要因素是体眠状态下的功耗。对其进行低频唤醒通信测试，半主动式电子标签在休眠状态下的功耗仅约为45.6&A，实测可靠的低频唤醒通信距离为3.4 m。采用低频唤醒技术降低了电子标签的功耗，能大大延长了电子标签电池的使用时间。
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责任编辑：郝洋洋}