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C8051F340单片机应用实验作者：游小侠原创，实际调试通过1实验内容用C8051F340单片机开发板完成下述实验：定时器T0以固定周期产生中断，中断处理程序控制I/O口输出，使P2.3脚所接发光二极管闪烁。
对P2.5脚的输入模拟电压进行A/D转换，由A/D转换结果控制发光二极管的闪烁频率。
2实验原理1)I/O口输出C8051F340有5组8位I/O端口，通过配置交叉开关，可以定义每个端口为通用I/O端口或连接到特殊功能模块。
作为通用I/O时，所有端口I/O都耐5V 电压，兼有模拟输入功能，Pn（n=0~4，下同）是端口数据锁存器，端口输入方式寄存器PnMDIN选择相应端口为数字输入或模拟输入方式，端口输出方式寄存器PnMDOUT选择相应端口为漏极开路或推挽输出方式。
通过交叉开关可将片内的计数器/定时器、串行总线、硬件中断、比较器输出等资源连接到I/O端口，这一特性允许用户根据自己的特定应用选择通用I/O 端口和所需数字资源的组合。
交叉开关配置寄存器XBR0、XBR1、XBR2选择哪些内部资源需要连接到I/O端口，端口跳过寄存器P0SKIP、P1SKIP、P2SKIP 选择哪些I/O端口不参与交叉开关的配置。
这些寄存器的值确定后，交叉开关就按固定的优先级顺序依次将单片机内部资源配置到I/O端口。
端口初始化可按以下步骤进行：用端口输入方式寄存器（PnMDIN）选择端口输入方式（模拟或数字）；用端口输出方式寄存器（PnMDOUT）选择端口输出方式（漏极开路或推挽）；用端口跳过寄存器（PnSKIP）选择需被交叉开关跳过的那些引脚；用交叉开关配置寄存器XBR0、XBR1、XBR2选择需要连接到I/O引脚的资源；使能交叉开关：XBARE = 1（XBRE1.6）。
2)定时器C8051F340内部有4个计数器/定时器T0、T1、T2、T3，还有一个可编程计数阵列（PCA）。
T0、T1的使用方法与传统MCS-51相同，T2、T3是16位自动重装载计数器/定时器，可用于ADC、SMBus、USB或作为普通计数器/定时器使用。
《基于FPGA的RFID标签识别算法研究》一、引言随着物联网（IoT）技术的飞速发展，无线频率识别（RFID）技术已经成为一种重要的自动识别技术。
RFID技术通过无线信号对标签进行识别和追踪，广泛应用于物流、零售、医疗、安防等领域。
而现场可编程门阵列（FPGA）作为一种可定制的硬件加速平台，其强大的并行处理能力和灵活性使其成为RFID标签识别算法优化的理想选择。
本文旨在研究基于FPGA的RFID标签识别算法，以提高RFID系统的性能和可靠性。
二、RFID系统概述RFID系统主要由标签、阅读器和上位机三部分组成。
标签是携带信息的载体，阅读器负责与标签进行通信并向上位机传输数据，上位机则负责处理阅读器传输的数据并执行相应的操作。
RFID标签识别算法是RFID系统的核心部分，其性能直接影响到整个系统的性能。
三、FPGA与RFID标签识别算法的结合FPGA作为一种可定制的硬件加速平台，具有强大的并行处理能力和灵活性。
将FPGA应用于RFID标签识别算法中，可以有效提高算法的运算速度和数据处理能力。
通过优化算法在FPGA上的实现，可以降低系统的功耗和成本，提高系统的可靠性和稳定性。
四、基于FPGA的RFID标签识别算法研究4.1 算法选择与优化针对RFID标签识别算法，选择适合FPGA实现的算法，如基于频谱分析的算法、基于匹配滤波的算法等。
针对所选算法进行优化，包括并行化处理、流水线设计、查找表优化等，以提高算法在FPGA上的运行效率。
4.2 硬件设计根据所选算法的优化结果，设计适合FPGA的硬件电路。
包括数据输入/输出接口电路、控制电路、存储电路等。
同时，考虑功耗、成本和可靠性等因素，进行合理的硬件设计。
4.3 算法实现与验证将优化后的算法在FPGA上实现，并进行功能验证和性能测试。
通过仿真和实际测试，验证算法在FPGA上的正确性和性能。
对测试结果进行分析，评估算法在FPGA上的性能提升程度。
五、实验结果与分析通过实验验证了基于FPGA的RFID标签识别算法的有效性和优越性。
关于C8051F340芯片使用Silicon Laboratories IDE软件的配置（必须先安装Keil 3软件）学习资料网址：/Left_Column/C8051F_Application_Notes.htm 在写C8051F340芯片的程序代码在线调试仿真时，我们可以不直接使用Keil 3等软件，而可以使用新华龙自身带的mcu_ide(编程烧写软件).exe软件，在使用这个软件在线调试仿真时再调用Keil 3中的A51.EXE,c51.exe,BL51.EXE等编译工具，使用mcu_ide(编程烧写软件).exe软件写好代码后可以直接使用此软件进行编译后烧写到C8051F340芯片中，使用起来很方便一、打开Silicon Laboratories IDE软件，进入到“Project”菜单选择“Tool Chain Integration”选项①将Assembler处的Executable处作如下修改修改为②将Compiler处的Executable处作如下修改修改为③将Linker处的Executable处作如下修改修改为最后点击OK按钮即可二、USB烧写配置，进入到“Options”菜单选择“Connection Options”选项，在“Connection Options”对话框中选中“USB Debug Adapter 1.6.0.0”选项修改为三、新建工程，打开Silicon Laboratories IDE软件，进入到“Project”菜单选择“New Project”选项，如下图设置①在Select Device选项卡中选择我们所使用的芯片型号，这里选择C8051F34x；②在Project name处输入我们新建工程的名称③在Location处输入我们工程存放的位置④在Project处选择源工程文件是C语言还是ASM汇编语言四、软件与硬件的连接、下载操作①如下图所示，点击菜单栏中的"Debug -> Connect"或者按下图红圈中的按钮连接软硬件：②点击如下图红圈中的按钮，下载程序然后会弹出进度条③进度条完成后代表程序下载完成，接着就进入仿真界面了，如下图所示调试控制栏可以控制程序的执行状态，所有的调试控制都可以由菜单，快捷键和调试工具栏实现。
一款适用于RFID标签芯片的512bit EEPROM优化设计的开题报告1. 研究背景RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触式的自动识别技术，可实现对目标物体的高质量自动识别和跟踪。
RFID标签芯片是实现RFID技术的核心部件之一。
它主要由射频模块、芯片存储模块、数据处理模块和供电管理模块组成。
其中，芯片存储模块作为应用场景中所需存储信息的主要模块，其可靠性和读取速度对整个系统的运行效率和安全性有着决定性的影响。
目前市场上使用的RFID标签芯片存储模块主要基于EEPROM存储器。
然而，当前市场上EEPROM存储器容量较小，对于一些需要大容量存储的应用场景显得不足。
因此，如何对RFID标签芯片的EEPROM存储模块进行优化设计，提高存储容量和读写速度，成为当下的研究热点。
2. 研究内容本课题旨在对适用于RFID标签芯片的512bit EEPROM存储模块进行优化设计，以提高存储容量和读写速度，同时保证数据的可靠性和安全性。
具体研究内容如下：（1）分析512bit EEPROM存储模块的存储结构和存储器特性，探究其容量提升和读写速度优化的可能性。
（2）设计优化方案，包括存储器结构优化和读写算法优化。
其中，存储器结构优化将通过增加存储位数或压缩存储单元来提高存储容量；读写算法优化将采用编程技术和算法设计等手段来提高读写速度和数据可靠性。
（3）搭建实验平台，完成设计方案的验证。
实验平台需要包括硬件平台和软件平台，其中硬件平台包括EEPROM芯片和读写控制器，软件平台包括EEPROM读写算法和数据验证算法。
（4）比较实验结果，分析优化方案的优缺点，并提出进一步改进方案。
3. 研究意义本课题的研究成果将有以下几点意义：（1）提高RFID标签芯片存储模块的存储容量和读写速度，进一步拓展RFID技术在各行业的应用范围，推动RFID技术的发展。
（2）为RFID标签芯片EEPROM存储模块优化设计提供一种可行的思路和解决方案，为实际应用提供参考。
文献综述电气工程及其自动化基于51单片机的IC卡读/写控制器随着社会的不断发展和进步，IC卡越来越被人们所青睐。
由于它小巧携带方便、保密性好，功能强大等的优点，使得它成为今后发展的重点。
科技在进步，它的功能会更强大，最后就会实现一卡在手走遍世界。
自1972年法国人罗兰·莫雷诺（Roland Moreno）首先提出IC卡的设想，1976年法国布尔（Bull）公司研制出世界第一张IC卡以来，IC卡技术飞速发展，已经形成涉及全球众多著名电子巨头的新兴技术产业。
我国的IC卡产业及应用始于20世纪90年代初，是伴随着我国政府启动的“金卡工程”而发展起来的，至今已有近十年的历史。
在这短暂的十年里，我国的IC卡产业及应用从无到有、从小到大，迅速走过了启动阶段，发展的速度是惊人的。
一、IC卡及读卡器的发展现状随着科技的发展，IC卡在我们的生活中越来越受到青睐，它的优点和优势也日渐凸显出来。
同时让我们在生活上得到了很多的方便，改善了我们的生活习惯。
所以研究IC卡的课题也将受到关注和发展。
IC卡已是当今国际电子信息产业的热点产品之一，除了在商业、医疗、保险、交通、能源、通讯、安全管理、身份识别等非金融领域得到广泛应用外，在金融领域的应用也日益广泛，影响十分深远。
IC卡的广泛应用也带动了控制器的发展,前几十年在整个计算机行业是通过纸或纸板打孔来储存信息,并且通过编写计算机系统程序，来读取这些被打孔卡的纸板信息。
随着技术的不断进步，计算机技术的日渐成熟，接触式的IC卡读卡器得到了广泛的应用，也在相应的行业发挥的巨大的作用，给各个行业都带来了很多方便。
任何的事物都会随着时间的发展和科技的发展日趋成熟，早期的IC卡系统是接触式的，它有其本身不可克服的缺点，如接触磨损、交易速率慢、难以维护、基础设施投入大等。
随着信息业和服务业的全球化，在一些场合，对信息载体的便携性、安全性及易用性等方面提出更高的要求，于是非接触式IC卡以其无机械磨损、容易维护、方便使用等优点，成为IC卡中潜力最大的新军而备受国内外业界的瞩目。
YCL-MCU-C8051F340-I型产品简介本开发板是针对CP2200以太网控制器和C8051F340单片机（SOC）而开发的，板上可实现简单WEB服务器，可通过工具方便配置出各种网络协议，以适应各种应用。
针对C8051F340单片机片上的全部资源，我们编写了所有功能的测试程序，特别是用其SPI总线实现了SD卡模拟U盘功能，不仅单片机可以对SD卡进行文件系统相关的管理，还可以通过USB口和串口实现SD卡文件系统管理（如创建，删除等操作，都提供源代码），用扩展的CP2200以太网控制器实现了简单WEB服务器，串口转以太网、以太网转串口通信功能等。
一. 核心芯片资源1. CP2200以太网控制器CP2200/1是集成了IEEE 802.3以太网媒体访问控制器（MAC）、10Base-T物理层（PHY）和8KB非易失性FLASH存储器的单芯片以太网控制器，采用28脚QFN（5x5mm）或48脚TQFP封装。
2. C8051F340芯片资源：C8051F340是完全集成的混合信号系统级MCU芯片。
主要资源如下：·高速流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（最大48MIPS）；·全速非侵入式的系统调试接口（C2接口）；·USB总线接口,全速12Mbps，1KB FIFO；·真正10位200ksps的17通道ADC，带模拟多路开关；·64K字节可在系统编程的FLASH存储器；·5376字节的片内RAM；·可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口；·硬件实现的SPI，SMBus/IIC和两个UART串行接口；·4个通用的16位定时器；·具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列；·片内看门狗定时器，2个比较器，VDD监视器和温度传感器；·40个I/O端口；·-40~85度工业级温度范围；·2.7V~3.6V工作电压，48脚TQFP封装；二. 可评估的其它MCUCP2201，C8051F341/2/3/4/5/6/7；三. 开发板硬件资源：·MCU：C8051F340，片内64K FLASH，5376Byte SRAM·10M以太网：CP2200，集成以太网媒体访问控制器（MAC）和10 BASE-T PHY·内置网络变压器的RJ45网络接口·USB2.0全速接口·串行接口一个·C2调试接口·SD卡接口四. 特色1. 支持通过USB口下载应用软件（更新固件）,并提供全套源代码；2. 提供ARP，IP，ICMP，TCP协议的源代码，ARP中实现了缓存的学习、更新、老化、轮转替换。
基于STM32单片机的RFID读卡器机构的设计与实现而RFID读卡器是将RFID技术应用到实际生活中的重要设备之一，它通过读取RFID标签上存储的信息，实现对目标对象的识别和追踪。
本文将介绍一种基于STM32单片机的RFID读卡器机构的设计与实现，通过STM32单片机与RFID模块的结合，实现了RFID读卡器的基本功能，并具备了一定的扩展性和灵活性，为实际应用提供了可靠的技术支持。
一、设计方案1.硬件设计该RFID读卡器的硬件设计基于STM32F103单片机和RC522 RFID模块。
STM32F103是一款性能强大的ARM Cortex-M3内核单片机，具有丰富的外设资源和强大的处理能力；而RC522 RFID模块是一款广泛应用的13.56MHz射频识别模块，具有稳定的性能和广泛的兼容性。
硬件设计主要包括STM32F103单片机、RC522 RFID模块、天线、外部存储器和显示屏。
STM32F103单片机作为主控芯片，负责控制整个系统的工作流程；RC522 RFID模块用于实现RFID标签的读写功能；天线用于接收RFID标签发送的射频信号；外部存储器用于存储读取的RFID标签信息；显示屏用于显示读取到的RFID标签信息。
软件设计主要包括系统初始化、RFID读取、数据处理和信息显示等功能。
系统初始化阶段，主要包括对STM32F103单片机和RC522 RFID模块进行初始化设置，建立通信连接，为后续的RFID读取做准备。
RFID读取阶段，主要包括对天线发射接收信号，对RFID标签进行识别和读取，将读取的数据传输到STM32F103单片机进行处理。
数据处理阶段，主要包括对读取到的数据进行解析和存储，为后续的数据处理和应用提供支持。
信息显示阶段，主要包括将处理后的数据显示在外部的显示屏上，方便用户查看和管理。
二、实现过程在硬件设计方面，首先进行了系统的整体布局设计，确定了各个模块的连接方式和布局位置，保证整个系统能够正常工作和稳定运行。
基于STM32单片机的RFID读卡器机构的设计与实现一、引言RFID技术是一种无线通信技术，可以实现对电子标签信息的无线读写操作，适用于大规模的物品管理和跟踪。
而RFID读卡器是实现RFID技术的重要设备，它可以用来读取电子标签的信息，并将其传输到电脑或其他设备上进行处理。
本文将介绍基于STM32单片机的RFID读卡器机构的设计与实现。
二、RFID读卡器的工作原理RFID读卡器主要由一个天线、射频模块、控制模块和外部接口等组成。
其工作原理如下：1. 天线会向周围发送射频信号，当电子标签处于射频信号范围内时，电子标签会接收到射频信号并返回一个包含自身信息的射频信号。
2. 射频模块负责与天线进行射频信号的发射和接收，将天线发出的射频信号转换成数字信号，并将接收到的电子标签信息传输给控制模块。
3. 控制模块是RFID读卡器的核心部分，负责对接收到的电子标签信息进行处理和存储，并通过外部接口将信息传输到其他设备上进行处理。
在本文中，我们将使用STM32单片机作为RFID读卡器的控制模块，设计并实现一款具有高性能和可靠性的RFID读卡器。
1. 硬件设计（1）天线设计：天线是RFID读卡器的重要部分，其设计质量直接影响读写性能。
在本设计中，我们选用了一款高灵敏度的天线模块，并将其与STM32单片机进行连接。
（2）射频模块设计：射频模块选用了一款高性能的射频芯片，它具有较高的发射功率和灵敏度，能够满足大范围的读写需求。
（3）外部接口设计：我们设计了多种外部接口，包括USB接口、UART接口和I2C接口，使得RFID读卡器能够与电脑和其他设备进行灵活的通信。
（1）STM32单片机驱动程序设计：我们编写了针对STM32单片机的底层驱动程序，实现对天线和射频模块的控制。
（2）RFID读写算法设计：我们设计了一套高效的RFID读写算法，实现对电子标签的读取和写入操作，并对读取的信息进行处理和存储。
（3）外部接口通信协议设计：我们设计了一套简单易懂的通信协议，实现RFID读卡器与电脑和其他设备的数据交换。
基于AS399x芯片和C8051F340单片机的RFID读写器的研究
作者：张钟文叶欣李博王建人
来源：《中国科技博览》2014年第26期
摘要：本文介绍了一种以AS399x射频芯片为核心，通过C8051F340单片机控制实现传输距离为1-6M，可工作在840MHz到960MHz频段的超高频RFID系统读写器。
通过实验发现此方案可实现性强，系统可靠性高。
本文给出RFID系统读写器的硬件设计方案和软件流程图。
关键词：RFID 单片机超高频
【分类号】：TP391.44
1 引言
RFID无线射频识别系统是一种非接触自动识别技术，其基本原理是利用射频信号的空间耦合的传输特性，实现对识别物体所带信息的自动化读取和识别。
本文从硬件电路设计和软件设计方面介绍了一种RFID系统中读写器（Reader）的实现方案，该方案以AS399x射频芯片为核心，辅以C8051F340单片机和其他相关模块实现。
由于AS399x射频芯片的集成资源丰富，使得外置芯片减少，外围电路简单。
2 系统总体方案
2.1 RFID系统
RFID系统主要由三部分组成：
电子标签：由天线、耦合元件及芯片组成，作为物体所带信息的识别编码，一般附着在目标对象上。
读写器：由天线、射频电路、基带处理电路、电源模块以及必要的外围接口电路组成，对电子标签内的信息进行采集并传给上位机进行处理。
应用系统软件：作为应用层软件，对读写器收集来的数据进行存储和处理。
读写器与电子标签之间通过询问、应答的方式进行双向数据通信，读写器发出询问信号，附着电子标签的物体进入到读写器的工作距离范围内后对读写器进行应答。
读写通过天线接收
电子便签存储的物体信息并上传给上位机应用软件进行信息存储和处理，然后上位机把处理结果或者相关控制命令通过读写器和天线发回给电子标签。
2.2 RFID读写器
RFID读写器作为中间媒介，实现电子标签与上位机应用软件之间的信息交流。
振荡器：振荡器电路产生符合RFID系统要求的射频振荡频率，一路经过时钟电路产生MCU所需要的时钟信号，另外一路经过载波形成电路产生读写器工作的载波信号。
发送通道：发送通道包括编码、调制和功率放大电路，用于向电子标签传送命令和写数据。
接收通道：接收通道包括解调、解码电路，用于接收电子标签返回的应答信息和数据。
同时还应该考虑防碰撞电路的设计。
微控制器（MCU）：MCU是读写器工作的核心，完成收发控制、向标签发送命令和写数据、标签数据读取和处理、与应用系统的高层进行通信等任务。
3 硬件电路组成
3.1射频收发模块
射频收发部分是读写器很重要的部分，负责接收上位机系统发送到主控芯片的命令，读写器根据命令对数据信息进行编码和调制，发送到电子标签中以实现数据通信。
同时，读写器接收来自电子标签的信号并进行解调和解码，再根据上位机的命令对接收的数据进行处理。
在发射电路端，集成了功率放大器（PA）、锁相环（PLL）、压控振荡器（VCO）、频率合成器、调制器等模块；在接收电路端集成了低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）、中频放大器、解调器等模块。
同时还集成了电源电压管理、协议控制等工作模块，从而使芯片外围电路大大简化。
芯片控制通过32个寄存器的设置来实现全部RF、滤波及协议控制功能。
收发模块支持自动生成帧头和CRC校验码，组装成帧的数据块通过片上的24字节FIFO寄存器传输到上位机系统中。
电源管理模块可以对片外MCU以及其他芯片供1.5～3.3伏电压以及提供时钟输出。
片上的功率放大器（PA）具有高达20dBm的输出功率，片上VCO和PLL可产生
840MHz-960MHz的振荡频率。
3.2主控制器
RFID读写器一般使用单片机作为主控制器，主要功能是与应用系统软件进行通信；执行从应用系统软件发来的动作命令；控制射频模块与标签的通信过程；基带信号的编码和解码；
执行防冲突算法：对读写器和标签之间传输的数据进行加密和解密；进行读写器和标签之间的身份认证等等。
本方案中采用的是Silicon Labs公司推出的C8051F系列单片机。
C8051F340单芯片集成度十分高，片上集成了晶振电路、复位电路以及电路等丰富的模拟和数字资源。
同时，C8051F340单片机内集成了电源管理模块、USB管理模块、JTAG接口、SPI以及UART串行接口。
具有与8051兼容的高速CIP-51内核，单片机处理速度和性能都有很大的提升。
高集成度使得系统所需要的芯片以及外围电路得到减少和简化，从而有效降低系统功耗和成本。
3.3 其他电路
为了实现读写器与上位机之间通信以及扩展应用，本方案采用USB接口，并且引出
TTL/UART 接口和与AS3991相连的MCU I/O口，电源3.3V、5V、GND。
此外，由AS3991射频芯片引脚输出的差分数据，需要转化为单端信号并且滤波后才能通过耦合器发送出去。
本方案中采用的是Balum平衡变压器用于将双端差分输出转化为单端输出，然后经过LFCN1000 LC低通滤波器滤除噪声，最后通过定向耦合器RCP890A05发送出去。
4 工作程序设计
4.1总体程序结构
射频识别系统是一种实时系统。
在软件结构上，可以分成两部分：主程序和中断程序。
主程序的主要任务是不断进行系统自检，和等待上位机发送信息包，若UART或USB收到正确的数据包，则发送中断标志，处理上位机发送过来的指令，一般为启动RFID操作标签流程。
若UART或USB没有接收到有效的命令，则继续循环等待。
本系统RFID读写器程序结构如图5所示。
系统应用层运行相关应用程序，在本设计中，集中表现为UART串口通信程序。
协议层初始化读写器通信协议，包括IS018000 6B和EPC Gen2，确定调制编码方式和数据格式。
AS399x驱动包括初始化32个芯片寄存器和包括内部VCO和PLL、内部PA等在内的所有工作模块。
硬件底层驱动包括初始化串口和USB口，以及相关底层硬件。
4.2 程序设计
底层软件主要是PC机通过USB接口、串口等接口与上位机进行数据交换，对读写器进行读标签信息、读标签或寄存器数据、写标签或寄存器数据、上锁/解锁、灭活标签等操作。
单片机控制读写器持续对有效范围进行扫描，直到出现有标签的信息传回，暂时停止扫描，对传回的信息进行处理。
若标签能与读写器能进行匹配，则继续对标签的操作，包括对标
签工作状态的转变和数据的读取、写入。
处理完毕后，读写器继续进行扫描，重复上述步骤。
则基本软件部分应要有主控制程序控制硬件电路进行扫描，还要有中断程序控制读写器对标签的处理，另外就是通信协议部分和防碰撞算法。
5 结束语
随着物联网的发展，RFID技术将会有越来越大的应用空间。
本文介绍了以AS399x射频芯片为核心，配合C8051F340单片机辅以其他电路的读写器实现方案，由于这两款芯片具有较高的集成度，使得系统所需要的芯片以及外围电路得到减少和简化，从而有效降低系统的功耗和成本。
由于一个完整的RFID系统涉及多学科交叉，如电磁场学，集成电路，高频电路等，要完成一个完整的RFID系统，并且做到高性能指标是有很大难度的，需要大量的时间学习、实践和改进。
参考文献
[1] Klaus Finken zeller. 射频识别技术（第三版）[M]. 北京：电子工业出版社， 2006， 10.
[2]董丽华. RFID技术及应用[M]. 北京：电子工业出版社， 2008， 05.。
