MC9S08QE4单片机在有源RFID中的应用

RFID 的低功耗设计

　　在RFID 应用中， 由于是电池供电, 且电池是一次性的,无法更换， 所以低功耗是设计中首要考虑的因素。 系统功耗由两部分组成： 单片机本身的功耗和射频电路的功耗。下面分别介绍来讨论两者的功耗。
　　1)射频芯片的功耗
　　如前述, 射频芯片有四种工作模式。 在RFID 的应用中, RFID 定时向外发送数据, 例如500ms 发送一次.所以射频芯片平时工作在掉电模式, 掉电模式下为900nA。下表为各种各种模式下的功耗:

　　2)单片机的功耗
　　单片机的功耗包括正常运行时的功耗和睡眠时的功耗。在RFID 的应用中, 由于是定时发送数据, 发送完毕, 马上进入睡眠, 因此单片机大部分时间工作于睡眠状态，因此睡眠时的电流至关重要。例外进入睡眠后, 需要定时唤醒, 定时器的工作电流也是重点考虑的因素之一。

　　QE4 内部有RTC 模块, 进入睡眠时，RTC 仍然可以工作, 可以用来定时唤醒MCU。唤醒时间从1ms 到 1s 可设置。RTC 工作电流只有75nA。 把RTC 模块的功耗考虑进去， 那么进入睡眠状态时， RTC 模块工作(定时唤醒MCU)，内部RC 振荡器工作，MCU 本身的功耗仅为450nA 左右。 如果把射频芯片的功耗计算在内, 那么在待机模式下,整个系统的功耗为1.35uA。

　　另外有一个参数对系统功耗的影响也非常重要， 即从睡眠模式唤醒的时间。 唤醒时间越短越好，因为唤醒的过程中， 功耗会比较大。QE4 从睡眠3(STOP3 )模式唤醒的时间非常短，只有6us， 大大低于业界的同类产品。

　　3) 低功耗设计的小窍门:
　　a)未使用的I/O 口的处理
　　对未使用的I/O 口配置成输出模式, 输出高或低。
　　b) 未使用的模块的处理
　　未使用的模块除了关闭该模块外, 同时还要禁止该模块的时钟。模块时钟的使能或禁止通过SCGC1,SCGC2 进行配置。
　　c) RTC 时钟的选择
　　RTC 的时钟选择选择内部1K 时钟, 而不选择32K 的时钟。 选择32K 的时钟会增加70uA 的电流。
　　d)延时的处理
　　由于射频芯片平时工作在掉电(POWER DOWN)模式, 从掉电(POWER DOWN)模式到发送模式, 射频芯片需延时1.5ms 左右的时间, 在延时1.5ms 左右的时间内单片机处于等待状态, 有两种处理方式以降低功耗。 一是让单片机进入STOP3 模式, 利用RTC 唤醒, 唤醒时间设为1.5ms。另一种方法是, 把单片机的工作频率降到最低,让单片机进入WAIT 模式, 利用定时器唤醒, 定时器的时间设为1.5ms, 唤醒后把单片机的工作频率恢复到原来的频率。

　　序列号的烧写:
　　由于在RFID 应用中，每一个RFID 都需要一个唯一的ID 号。 ID 号可存放在FLASH 中, 单片机上电后, 从FLASH 中读出它的ID 号。 在批量生产过程中, 如何方便地烧写ID 号, 也是至关重要的。 下面介绍采用CYCLONE PRO 如何方便地烧写序列号。CYCLONE PRO 是用于批量生产的专业编程器, 支持脱机烧写。 在烧写程序代码的同时支持烧写序列号, 每烧写一片芯片后, 序列号自动加一。 因此非常适合于批量生产。
　　在下载程序到CYCLONE PRO 前, 先要用SERIALIZE.EXE 软件生成一序列号文件,SERIALIZE.EXE 软件可在WWW.PEMICRO.COM免费下载。
　　生成序列号文件的界面见下图:

　　上图的示例中, ID 号为3 个字节, 将存放在QE4 的0xFFA0,0xFFA1,0xFFA2 中, ID 号的起始号为0x0000001, ID 号的上限为0xFFFFFF,下限为0x000001。 上下限的含义是:假设在烧写过程中, ID 号每次加一, 当加到上限值时, ID 会自动回到下限值。按SAVE 生成***.SER 文件。 可以通过修改PRM文件, 让编译器预留FLASH 从0xFFA0 至0xFFAD 用于存放ID 而不是程序代码。

　　结束语

　　由于QE4 具有超低功耗，丰富的外围接口， 性价比高等特点， 因此非常适合于在RFID 中的设计应用。 Freescale 将不断推出新的基于HCS08 内核的系列单片机， 来满足低功耗市场应用的需求。