EM4325 – UHF RFID s teplotním senzorem

Tento článek představuje obvod EM4325, na jehož vývoji se podíleli i inženýři z pražské firmy ASICentrum, návrhového střediska firmy EM Microelectronic.

Popis obvodu EM4325

EM4325 je univerzální a víceúčelový semiaktivní (BAP = Battery-Assisted Passive) RFID čip s integrovaným teplotním senzorem. Tento čip usnadňuje rozšíření zavedených UHF RFID aplikací tím, že nabízí delší dosah čtení, zvýšení odolnosti komunikace a více možností konfigurace a rozhraní pro pomocné funkce. Již po zevrubném seznámení s pokročilou řadou funkcí EM4325, navrženého firmou EM Microelectronic, je zřejmé, že tento čip svojí výkonností a funkčností převyšuje běžný rámec možností čipů standardu EPC Gen2 operujících v kmitočtovém pásmu UHF.

Obr. 1 Blokový diagram

RFID čip EM4325 v sobě kombinuje komunikační protokol standardu EPC spolu s jednodušším protokolem standardu TOTAL, s nímž jsou spojeny nižší náklady pasivního RFID systému. Nabízí výrazně vyšší dosah čtení a zvýšenou odolnost komunikace, které jsou jinak k dispozici jen u aktivních RFID. EM4325 pracuje buď v semiaktivním, nebo v čistě pasivním režimu; pro prodloužení životnosti baterie je proto zahrnuta i inteligentní a patentovaná správa napájení. EM4325 rovněž umožňuje naprogramování pracovního cyklu a automatické přepínání mezi provozem napájeným baterií a provozem vyvolaným elektromagnetickým polem, pokud je tag příliš daleko od čtecího zařízení. Jednoduchým povelem čtecího zařízení je možné aktivovat či deaktivovat unikátní režim extrémně nízkého napájení (ULP = Ultra Low Power), který prodlužuje životnost baterie tagu při jeho dlouhodobějším skladování.

Obr. 2 Příklad aplikace v semiaktivním (BAP) režimu s EM4325 jako SPI Master a jinou součástkou jako SPI Slave

EM4325 nabízí 4 kbit velkou paměť typu EEPROM, která podporuje datové struktury ISO nebo EPC kompatibilní s datovým standardem EPCglobal Tag, verze 1.6. Pro zajištění plné sledovatelnosti je čip dodáván s továrně naprogramovaným sériovým číslem UID.

Obr. 3 Semiaktivní (BAP) tag EM4325

Integrovaný teplotní senzor sleduje teplotu od –40 °C do +60 °C. V čistě pasivním režimu může být tento senzor přes elektromagnetické pole použit pro okamžitý odečet. Čip ovšem může být přizpůsoben i pro samostatné monitorování s uživatelsky naprogramovanými podmínkami pro spuštění alarmu (horní a dolní prahová teplota). Senzor může být rovněž nastaven k vykazování jednoduchých údajů v souladu s datovými formáty definovanými v normách ISO.

Tabulka 1 Popis vývodů pouzdra TSSOP8 (4,4 mm × 3,0 mm)

Nejzajímavější vlastností EM4325 je možnost připojení programovatelného externího rozhraní pro doplňkové funkce a 4bitový I/O port. Tato rozhraní otevírají přístup k pokročilým aplikacím, ve kterých EM4325 může fungovat buď jako RFID tag, nebo jako RFID rozhraní, či modem pro embedded aplikace. Doplňková funkce může být konfigurována například jako vstup pro detekci sabotáže (porušení smyčky) nebo jako výstup pro oznámení RF událostí indikovaných externím zařízením, jako jsou přítomnost pole, detekce příkazu, dosažení určitého stavu v protokolu a další. 4bitový I/O port může být naprogramován tak, aby podporoval čtyři diskrétní signály nebo jako sériově paralelní rozhraní (SPI) konfigurovatelné jako master nebo slave.

Použití

EM4325 může být díky těmto bohatým možnostem použit pro řadu různých aplikací:

• řízení chodu standardního dodavatelského řetězce (např. sledování zásob, monitorování teploty)
• elektronická identifikace vozidel
• manipulace se zbožím (například vyslání naprogramovaných parametrů po rozbalení zboží a zapnutí jeho napájení)
• detekce sabotáže/poškození
• RFID v náročném RF prostředí (např. hromadné čtení na velké vzdálenosti nebo situace s hůře prostupným pevným, kapalným nebo vzdušným prostředím).

EM4325 je dostupný v pouzdře TSSOP s 8 vývody a je volně prodejný, prototypové vzorky jsou k dispozici.

(Článek byl napsán s využitím materiálů poskytnutých firmami EM Microelectronic a ASICentrum spol. s r. o.)

Tabulka 2