1.IO-Link RFID讀卡器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與挑戰(zhàn)

1.1背景

RFID現(xiàn)在越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)場(chǎng)合包括各類(lèi)汽車(chē)廠、服裝廠、鞋廠以及相關(guān)的物流倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)中。同時(shí)IO-Link接口在智能化工廠中廣泛應(yīng)用，由于其接口的通用性和雙向數(shù)據(jù)的智能化需求越來(lái)越多，意法半導(dǎo)體自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新中心設(shè)計(jì)了這款支持工業(yè)通用IO-Link接口的RFID工業(yè)讀卡器整體解決方案。

圖1.應(yīng)用場(chǎng)景

1.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

如圖2這個(gè)IO-Link RFID 傳感器的方案，使用了L6364和STM32G0通用電路來(lái)支持IO-Link的協(xié)議轉(zhuǎn)換，使用ST25R3916來(lái)作為NFC的讀卡器芯片。ST這些方案都可以提供原理圖，PCB，使用指導(dǎo)以及軟件等資源。ST從站部分可以提供IO-Link從站的協(xié)議棧使用，只要使用ST的L6364搭配STM32G0, L0, L4系列的MCU就可以使用這套IO-Link Mini Stack從站協(xié)議棧。ST可以提供完整的設(shè)計(jì)方案，軟件和技術(shù)支持，節(jié)省你的研發(fā)資源和軟降協(xié)議棧購(gòu)買(mǎi)成本，幫助快速的推出新產(chǎn)品。

圖2.方案框圖

關(guān)鍵器件鏈接：

L6364：

https://www.st.com/zh/interfaces-and-transceivers/l6364.html

STM32G0系列：

https://www.st.com/zh/microcontrollers-microprocessors/stm32g0-series.html

ST25R3916

https://www.st.com/zh/nfc/st25r3916.html

硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試

2.1參考設(shè)計(jì)方案

外形如下圖，ST可以提供原理圖，PCB 及相關(guān)軟件，可以與ST聯(lián)系獲取。

圖3. 硬件外觀圖

2.2天線設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)仿真工具鏈接

在一些特殊應(yīng)用中比如汽車(chē)及其零配件生產(chǎn)線和噴漆識(shí)別等場(chǎng)景，讀卡器與目標(biāo)距離較遠(yuǎn)，對(duì)RFID的讀寫(xiě)具體提出了較高要求。因此如果要增加RFID的讀寫(xiě)距離就需要更大的天線設(shè)計(jì)與更好的阻抗匹配。

在設(shè)計(jì)中當(dāng)我們需要更大的探測(cè)距離時(shí)，可以通過(guò)增加天線的尺寸實(shí)現(xiàn)。具體的設(shè)計(jì)工具與鏈接如下。

天線設(shè)計(jì)工具鏈接：NFC Inductance | RF Design | eDesignSuite | STMicroelectronics

https://eds.st.com/antenna/#/

圖4. 天線設(shè)計(jì)

2.3天線阻抗匹配仿真調(diào)試工具

同時(shí)，我們需要實(shí)現(xiàn)較好的天線阻抗匹配以及功率輸出，可以通過(guò)下面工具來(lái)計(jì)算相關(guān)匹配電路參數(shù)。

軟件鏈接：NFC Tuning Circuit | eDesignSuite | STMicroelectronics https://eds.st.com/antenna/#/

圖5 天線匹配仿真

ST可以提供完整的IO-Link RFID讀頭解決方案，包括全部的軟件和硬件資料，以及相關(guān)本地技術(shù)支持。更多有關(guān)IO-Link的資料，可以訪問(wèn)ST官網(wǎng)相關(guān)頁(yè)面:https://www.st.com/zh/applications/factory-automation/io-link.html

同時(shí)也可以到功率與模擬產(chǎn)品子網(wǎng)站http://m.bioacme.com.cn/stpower/，下載區(qū)下載原理圖，PCB，使用指導(dǎo)以及軟件等資源。

ST下載頻道 (21ic.com)：https://st-download.21ic.com/