báo cáo pdf

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN VIỄN THÔNG

---------------o0o---------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG RFID ỨNG DỤNG VÀO

QUẢN LÝ NHÂN SỰ

GVHD : Ths.Nguyễn Chí Ngọc

SVTH : Vũ Đức Thương 40802197

Nguyễn Thanh Bình 40800139

TP.HỒ CHÍ MINH THÁNG 6 NĂM 2013

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ (giáo viên phản biện).

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ (giáo viên hướng dẫn).

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc.

-----✩----- -----✩-----

Số: ______ /BKĐT

Khoa: Điện – Điện tử

Bộ Môn: Viễn Thông

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1. HỌ VÀ TÊN : VŨ ĐỨC THƯƠNG -MSSV: 40802197

NGUYỄN THANH BÌNH -MSSV: 40800139

2. NGÀNH: VIỄN THÔNG LỚP : DD08DV06

3. Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG RFID ỨNG DỤNG VÀO QUẢN LÝ NHÂN SỰ

4. Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

....................................................................................................................................

5. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: ...............................

6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ...................................

7. Họ và tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn

................................................................. .....................................

Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ Môn.

Tp.HCM, ngày…... tháng….. năm 2013

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:

Người duyệt (chấm sơ bộ):.......................

Đơn vị:......................................................

Ngày bảo vệ : ...........................................

Điểm tổng kết: .........................................

Nơi lưu trữ luận văn: ...............................



-----✩----- -----✩-----

Ngày….tháng….năm 2013

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN

(Dành cho người hướng dẫn)

1. HỌ VÀ TÊN: VŨ ĐỨC THƯƠNG -MSSV: 40802197


2. NGÀNH: VIỄN THÔNG


4. Họ tên người hướng dẫn: Ths.NGUYỄN CHÍ NGỌC

5. Tổng quát về bản thuyết minh:

Số trang ……… Số chương ……….

Bảng số liệu ……… Số hình vẽ ……….

Số tài liệu tham khảo ……… Phần mềm tính toán ……….

6. Những ưu điểm chính của LVTN

………………………………………………………………………………………….. ..

…………………………………………………………………………………………

7. Những thiếu sót của LVTN

………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………

Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ

Không được bảo vệ

8. Câu hỏi sinh viên trả lời trước Hội Đồng

a. …………………………………………………………………………………

b. …………………………………………………………………………………

c. …………………………………………………………………………………

d. …………………………………………………………………………………

e. …………………………………………………………………………………

9. ĐÁNH GIÁ CHUNG (bằng chữ: GIỎI, KHÁ, TB)…………Điểm: ….. …………….

Ký tên (ghi rõ họ tên)



-----✩----- -----✩-----

Ngày….tháng….năm 2013

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN

(Dành cho người phản biện)

1. HỌ VÀ TÊN: VŨ ĐỨC THƯƠNG -MSSV: 40802197


2. NGÀNH: VIỄN THÔNG


4. Họ tên người hướng dẫn: Ths.NGUYỄN CHÍ NGỌC.

5. Tổng quát về bản thuyết minh:

Số trang ……… Số chương ……….

Bảng số liệu ……… Số hình vẽ ……….

Số tài liệu tham khảo ……… Phần mềm tính toán ……….

6. Những ưu điểm chính của LVTN

………………………………………………………………………………………….. ..

…………………………………………………………………………………………

7. Những thiếu sót của LVTN

………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………

Đề nghị: Được bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ

Không được bảo vệ

8. Câu hỏi sinh viên trả lời trước Hội Đồng

a. …………………………………………………………………………………

b. …………………………………………………………………………………

c. …………………………………………………………………………………

d. …………………………………………………………………………………

e. …………………………………………………………………………………

9. ĐÁNH GIÁ CHUNG (bằng chữ: GIỎI, KHÁ, TB)…………Điểm: ….. …………….

Ký tên (ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cám ơn tất cả các thầy cô trong khoa Điện-Điện

Tử,nhất là các thầy cô trong bộ môn Viễn Thông đã cung cấp những kiến thức

nền tảng giúp chúng em hoàn thành luận văn này.

Đặc biệt chúng em xin chân thành cám ơn Thầy NGUYỄN CHÍ NGỌC đã

tận tình chỉ bảo ,giúp đỡ,tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt thời gian

thực hiện luận văn vừa qua.Thầy đã rèn luyện cho chúng em tính tự lập nghiên

cứu tìm tòi,khơi dậy niềm đam mê và sự dấn thân trong khoa học.Tất cả những

điều này sẽ là hành trang quý báu cho chúng em trên bước đường dài đầy chông

gai phía trước.

Sau cùng xin gửi lời cám ơn đến gia đình,người thân và bạn bè đã luôn ủng

hộ động viên và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2013 .

VŨ ĐỨC THƯƠNG

NGUYỄN THANH BÌNH

MỤC LỤC

ĐỀ MỤC Trang NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ (giáo viên phản biện). .................................................................... ii

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ (giáo viên hướng dẫn). ................................................................. iii

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP .............................................................................. iv

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN .................................................................................... v

PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN ................................................................................... vi

MỤC LỤC ............................................................................................................................. viii

DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................................. xiii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................ xiv

TÓM TẮT LUẬN VĂN ......................................................................................................... xv

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ LUẬN VĂN ................................................................................ 1

1. Đặt vấn đề .............................................................................................................. 1

2. Mô tả hệ thống ....................................................................................................... 1

3. Nhiệm vụ của luận văn ........................................................................................... 3

PHẦN II: LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ RFID ...................................................................... 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID ......................................................... 4

1. Giới thiệu chung về nhận dang vô tuyến RFID ....................................................... 4

2. Phân loại hệ thống RFID ........................................................................................ 7

2.1 Phân loại theo tần số ......................................................................................... 8

2.2. Phân loại theo các tiêu chuẩn .......................................................................... 10

3. RFID và các hệ thống nhận dạng .......................................................................... 12

3.1. Hệ thống mã vạch ........................................................................................... 12

3.2. Nhận dạng quang học ..................................................................................... 13

3.3. Nhận dạng sinh trắc học .................................................................................. 14

3.4. Thẻ thông minh ............................................................................................... 15

4. Ứng dụng công nghệ RFID vào đời sống .............................................................. 18

4.1. Trong quản lý kho hàng .................................................................................. 18

4.2. RFID trong quản lý thu phí giao thông. .......................................................... 19

4.3. RFID trong quản lý thư viện ........................................................................... 20

4.4. Điều khiển lối vào ........................................................................................... 20

CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID ......................... 22

1. Giới thiệu Tags RFID ........................................................................................... 22

1.1. Các chức năng của Tag ................................................................................... 22

1.2. Phân loại Tag .................................................................................................. 22

1.2.1 Thẻ thụ động ........................................................................................................ 22

1.2.2 Thẻ tích cực ..................................................................................................... 23

1.2.3 Thẻ bán thụ động ............................................................................................ 24

2. Reader RFID ........................................................................................................ 25

2.1. Giới thiệu ........................................................................................................ 25

2.2. Các thành phần vật lý ...................................................................................... 26

2.2.1. Máy phát ......................................................................................................... 26

2.2.2. Máy thu ........................................................................................................... 26

2.2.3. Vi mạch ........................................................................................................... 26

2.2.4. Bộ nhớ ............................................................................................................. 27

2.2.5. Các kênh nhập – xuất của cảm biến, cơ cấu chấp hành và bảng tín hiệu ....... 27

2.2.6. Mạch điều khiển .............................................................................................. 27

2.2.7. Giao diện truyền thông ................................................................................... 27

2.2.8. Nguồn năng lượng .......................................................................................... 28

2.3. Các thành phần logic ....................................................................................... 28

2.3.1. Reader API ...................................................................................................... 28

2.3.2. Communication ............................................................................................... 28

2.3.3. Event manager ................................................................................................ 29

2.3.4. Antenna subsystem ......................................................................................... 29

2.4. Phân loại Reader ............................................................................................. 29

2.4.1. Phân loại theo giao diện của Reader ............................................................... 29

2.4.2. Phân loại dựa trên tính chuyển động của Reader ............................................ 30

3.Cơ chế truyền dữ liệu giữa thẻ và Reader. ............................................................................ 30

3.1. Kiểu tán xạ ngược ........................................................................................... 31

3.2. Kiểu máy phát ................................................................................................. 32

PHẦN III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ............................................................................... 33

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG ................................... 33

1. READER VÀ TAG RFID .................................................................................... 33

1.1. RFID READER RDM880 .............................................................................. 33

1.1.1. THÔNG SỐ CỦA RFID READER RDM880 ................................................ 33

1.1.2. Các hàm điều khiển Reader RDM880. ........................................................... 35

1.1.3. Mạch giao tiếp RFID Reader RDM880 .......................................................... 38

1.2. Thẻ RFID Mifare 13.56Mhz ........................................................................... 38

1.3. Giao thức truyền thông giữa Reader – Thẻ ..................................................... 41

2. Giới thiệu ARM Cortex–M3 ,board OPENCMX-STM3210D và board

STM32ZET6 .................................................................................................................... 42

2.1 ARM Cortex–M3 ............................................................................................ 42

2.2 Dòng vi điều khiển STM32. ........................................................................... 43

2.2.1 BOARD OPENCMX STM3210D .................................................................. 45

2.2.1.1 Giới thiệu ............................................................................................... 45

2.2.1.2 Đặc điểm chính ...................................................................................... 46

2.2.1.3 Sơ đồ khối của board OPENCMX .......................................................... 47

2.2.1.4 Một số điều cần lưu ý trong quá trình lập trình. ...................................... 48

2.2.2 BOARD STM32F103ZET6 ............................................................................ 54

3. MẠNG RS485 ..................................................................................................... 55

3.1 Giới thiệu chuẩn RS485 .................................................................................. 55

3.2 Mạng truyền nhận RS485 ............................................................................... 58

3.2.1 Mạch chuyển đổi RS-232 sang RS-485. ........................................................ 58

3.2.2 Mạch Chuyển đổi RS-485 sang TTL và ngược lại. ....................................... 60

3.3 Hệ thống mạng RS485 thực tế ........................................................................ 61

CHƯƠNG II :LẬP TRÌNH CHO CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ................... 66

1. LẬP TRÌNH CHO BOARD STM32 ..................................................................... 66

1.1. Cấu hình hệ thống ........................................................................................... 66

1.1.1 Cấu hình cho GPIO ......................................................................................... 66

1.1.2 Cấu hình cho USART ..................................................................................... 66

1.1.3 Cấu hình Ngắt Interrupt .................................................................................. 67

1.2. Giải thuật chương trình cho Board STM ........................................................ 68

2. Giao thức truyền thông trong mạng RS485 .......................................................... 70

2.1 Xây dựng chuẩn Message ............................................................................... 70

2.2 Xây dựng các lệnh cơ bản ............................................................................... 70

3. Lập trình cho Master-PC....................................................................................... 71

3.1 Giao diện chương trinh ................................................................................... 71

3.2 Giải thuật ......................................................................................................... 72

4. Cơ sơ dữ liệu ........................................................................................................ 74

PHẦN IV : TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................................. 89

1. ĐÁNH GIÁ .......................................................................................................... 89

2. NHƯỢC ĐIỂM .................................................................................................... 89

3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ................................................................. 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 90

DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình I. 1Mô hình hệ thống quản lý nhân sự. .............................................................................. 2

Hình II. 1. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1880 – 1960 ................................. 4 Hình II. 2. Sơ đồ hoạt động bộ phát đáp của Charles Walton. .................................................. 5 Hình II. 3. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1960 - 1990 .................................. 6 Hình II. 4. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1990 – 2009 ................................. 7

Hình II. 5. Sơ đồ hệ thống RFID cơ bản .................................................................................... 8 Hình II. 6.Dảy tần số phân loại của hệ thống RFID. .................................................................. 8

Hình II. 7. Bảng chuẩn tần số hoạt động của RFID. .................................................................. 9

Hình II. 8. Các hệ thống nhận dạng tự động ............................................................................. 12 Hình II. 9. Mã vạch (barcode) .................................................................................................. 13 Hình II. 10. Một phần mềm nhận dạng ký tự quang học .......................................................... 14 Hình II. 11. Nhận dạng dấu vân tay .......................................................................................... 15

Hình II. 12. Hình ảnh của thẻ thông minh. ............................................................................... 16 Hình II. 13. Ứng dụng trong quản lý sản phẩm ........................................................................ 19

Hình II. 14. Ứng dụng trong thu phí giao thông ....................................................................... 19 Hình II. 15. Ứng dụng trong quản lý thư viện .......................................................................... 20 Hình II. 16. Ứng dụng khóa điện tử ......................................................................................... 20

Hình II. 17. Một sô loại thẻ thụ động ....................................................................................... 23 Hình II. 18. Một sô loại thẻ tích cực ........................................................................................ 24

Hình II. 19. Một số loại thẻ bán thụ động ................................................................................ 24 Hình II. 20. Sơ đồ khối các loại thẻ RFID ................................................................................ 25

Hình II. 21. Các thành phần vật lý Reader ............................................................................... 26 Hình II. 22. Thành phần logic Reader. ..................................................................................... 28

Hình II. 23: Cơ chế truyền ở trường gần và trường xa của reader ........................................... 31 Hình II. 24.Cơ chế truyền kiểu tán xạ ngược của thẻ tích cực ................................................. 32

Hình II. 25. Cơ chế truyền kiểu tán xạ ngược của thẻ thu động ............................................... 32

Hình III. 1.RFID READER RDM880 ...................................................................................... 33 Hình III. 2.Sơ đồ mạch giao tiếp với Reader RDM880 ............................................................ 38

Hình III. 3.Thẻ Mifare .............................................................................................................. 39 Hình III. 4.Sơ đồ khối của thẻ Mifare ...................................................................................... 39 Hình III. 5..Cách sắp xếp bộ nhớ của thẻ MFs50 ..................................................................... 40

Hình III. 6.Sơ đồ sắp xếp bộ nhớ thẻ MFs70 ........................................................................... 40 Hình III. 7.Sơ đồ quá trình Reader tương tác với thẻ ............................................................... 41 Hình III. 8.Sơ đồ khối tổng quan Cortex-M3 ........................................................................... 43 Hình III. 9.Kiến trúc của STM32 nhánh Performance và Access ............................................ 44

Hình III. 10.Hình ảnh thực thế board CMX-STM3210D ......................................................... 46 Hình III. 11.Sơ đồ khối board CMX-STM3210D .................................................................... 47 Hình III. 12.Cách cung cấp nguồn cho board bằng Jumper 25 ................................................ 48

Hình III. 13.Sơ đồ các thành phần của thư viện CMSIS .......................................................... 49

Hình III. 14.Cách thức thực hiên tail-chaining khi có nhiều ngắt xảy ra đồng thời ................. 50 Hình III. 15.Cách thiết lập NVIC ............................................................................................. 50

Hình III. 16.Sơ đồ cây CLOCK cho STM32RD ...................................................................... 52 Hình III. 17.Thiết lập clock cho APB1 và TIM2...................................................................... 52 Hình III. 18. Board STM32F103ZET6 ..................................................................................... 54 Hình III. 19.Đường truyền cân bằng. ....................................................................................... 57 Hình III. 20.Đường truyền không cân bằng. ............................................................................ 57

Hình III. 21. Sơ đồ của IC Max 232. ........................................................................................ 59 Hình III. 22. Nguyên lí mạch chuyển đổi RS-232 sang RS-485. ............................................. 60 Hình III. 23. Sơ đồ của IC SN75176B. .................................................................................... 60 Hình III. 24. Sơ đồ giao thức Master/Slave. ............................................................................. 61 Hình III. 25. Sơ đồ khối mạng thực tế. ..................................................................................... 62

Hình III. 26. Các phương pháp chặn đầu cuối trong mạng RS-485. ........................................ 63 Hình III. 27.Sơ đồ giải thuật cho Board STM .......................................................................... 68

Hình III. 28.Sơ đồ giải thuật cho Board STM .......................................................................... 69 Hình III. 29.Giao diện chương trình viết bằng C# 2010 .......................................................... 71 Hình III. 30.Giải thuật Polling -MasterPC ............................................................................... 72 Hình III. 31.Giải thuật LoadData.............................................................................................. 73

Hình III. 32.Giải thuật Check Slave ......................................................................................... 73 Hình III. 33.Giao diện website nhân sự trực tuyến .................................................................. 75

Hình III. 34.Mô hình quản lý nhân sự. ..................................................................................... 76 Hình III. 35.Mô hình luồng dữ liễu DFD mức khung cảnh. .................................................... 76 Hình III. 36.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức đỉnh. ................................................................ 77

Hình III. 37.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức dưới đỉnh chức năng 2. ................................... 78 Hình III. 38.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức chức năng 3. .................................................... 78

Hình III. 39.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức dưới đỉnh chức năng 4. ................................... 79 Hình III. 40.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức dưới đỉnh chức năng 5. ................................... 79

DANH SÁCH BẢNG

Bảng III. 1.Thông số cơ bản của Reader RDM880. ................................................................. 34 Bảng III. 4.Cách thiết lập các giá trị pre-emption và subpriority theo Priority Group............. 51 Bảng III. 5.Thiết lập giá trị cho Timer 2-100ms ...................................................................... 51

Bảng III. 6.Công thức tính thời gian đếm TIMER ................................................................... 52 Bảng III. 7.Quy định Pin cho các USART ............................................................................... 53 Bảng III. 8.Cách thiết lập USART ........................................................................................... 54 Bảng III. 9.So sánh các phương pháp chặn đầu cuối. ............................................................... 63 Bảng III. 10. Mạch RS232->RS485. ........................................................................................ 64

Bảng III. 11. Mạch giao tiếp RDM880 với Board STM ,kết nối mạng RS485 ........................ 65 Bảng III. 12.Cấu trúc Message ................................................................................................. 70 Bảng III. 13.Frame Message .................................................................................................... 70 Bảng III. 14.Tập lệnh trong mạng ............................................................................................ 71 Bảng III. 15.Database ID .......................................................................................................... 74

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

C

CRC Cyclic Reducdancy Check

CW Continous Wave

E

EPC Electronic Product Code

F

FDMA Frequency Division Multiple Access

I

IFF Identification Friend or Foe

L

LRC Longitudinal Redundancy Check

P

PPM Pulse Position Modulation

R

RFID Radio Frequency Identification

S

SDMA Space Division Multiple Access

T

TDMA Time Division Multiple Access

TÓM TẮT LUẬN VĂN

YÊU CẦU LUÂN VĂN

Tìm hiểu công nghệ RFID.

Thiết kế mạch giao tiếp Board STM và Reader RDM880.

Lập trình cho Board STM32 điều khiển Reader RFID RDM880.

Thiết kế hệ thống mạng RS 485 gồm 1 Master và nhiều Slave.

Lập trình cho Master quản lý hệ thống,update dữ liệu trực tuyến.

Thiết kế cơ sở dữ liệu quản lý nhân sự,tra cứu trực tuyến.

CÔNG VIỆC ĐÃ THỰC HIỆN

Thiết kế và layout mạch giao tiếp giữa Board STM và Reader RDM880.

Lập trình cho 2 Board STM32F103ZET6 và STM3210D điều khiển Reader RDM8800 đọc

thẻ

Thiết kế hệ thống mạng RS485 ổn đinh.

Master –PC quản lý hệ thống ổn định.

Tra cứu ,update dữ trực tuyến thành công qua qlns.vinaglobal.vn.

TÓM TẮT NỘI DỤNG BÁO CÁO

Phần I:Giới thiệu đề tài.

Phần này mô tả tông quan về đề tài

Phần II:Lý thuyết RFID.

Phần này tìm hiểu về các thành phần vật lý và logic của hệ thống RFID,cách thức hoạt

động các thành phần.

Phần III:Thiết kế và thi công.

Phần này giới thiệu các linh kiện,kit vi xử lý sử dụng trong hệ thống.Đưa ra sơ đồ,giải

thuật,layout phần cứng hệ thống.

Phần IV:Đánh giá và kết quả.

Phần này đưa ra đánh giá chung vệ hệ thống khi hoạt động,những ưu nhược điểm của hệ

thống.

Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths.Nguyễn Chí Ngọc.

Page 1

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ LUẬN VĂN

1. Đặt vấn đề

Trong tất cả các lĩnh vực từ kinh tế, chính trị, văn hoá, xã hội... tự động hoá đã dần dần

khẳng định được vai trò cực kì quan trọng và tính tất yếu của mình. Sự phát triển toàn diện

của một xã hội luôn song hành với sự phát triển của khoa hoc công nghệ

Ở nhiều nơi cần sự an ninh và an toàn, con người rất khó kiểm soát và quản lý đòi hỏi sử

nhiều nhân công, thiết bị, chi phí cao, gây nên sự không hiệu quả.Với công nghệ RFID là một

giải pháp hữu hiệu. Chúng giúp cho việc quản lý, kiểm soát ra vào của một cách dễ dàng hơn.

RFID là sự thay thế một cách thông minh cho các hệ thống khóa cửa thông thường dung bằng

chìa khóa, với sự tiện dụng nhanh chóng, tính thẩm mỹ cao, đặc biệt là sự an toàn tuyệt

đối…v.v.. đó chính là ưu điểm của công nghệ RFID.

Xuất phát từ đề tài nghiên cứu khóa điện tử bộ môn Viễn thông của khoa Điện - Điện tử.

Dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo - Thạc sỹ Nguyễn Chí Ngọc. Chúng tôi thực hiện

đề tài “Ứng dụng công nghệ RFID xây dựng hệ thống quản lý nhân sự .”

2. Mô tả hệ thống

Hệ thống quản lý ra vào của nhân viên bằng thẻ RFID Mifare Iso 14443 Type A.Hệ thống

quản lý bao gồm :

Thẻ RFID : lưu trữ mã nhân viên.

Nhiều Slave RFID : đọc dữ liệu thẻ RFID ,thực thi các yêu cầu nhận được từ Master.

Một Master : kiểm soát hệ thống RS 485,điều khiển các Slave,kết nối trực tiếp cơ sở dũ liêu.

Cơ sơ dữ liêu : lưu trữ mã và toàn bộ thông tin cá nhân của nhân viên.

Quản lý nhân sự trực tuyến : www.qlns.vinaglobal.vn truy vấn thời gian ra vào,hồ sơ cá

nhân của nhân viên...vv.

Hệ thống chấm công nhân viên bằng công nghệ RFID cung cấp cho nhà quản lý nhân sự các

báo cáo về :

Báo cáo nhân viên đi làm từng ngày: Thể hiện thông tin về nhân viên đi làm trong

ngày, nhân viên nghỉ việc trong ngày (lý do nghỉ).

Báo cáo giờ vào ra chi tiết: Báo cáo này thể hiện chi tiết giờ vào ra của nhân viên.

Báo cáo nhân viên đi muộn, về sớm: Thể hiện thông tin về số phút đi muộn/về sớm

từng ngày, tổng hợp số lần và tổng thời gian đi muộn/về sớm trong tháng cho từng

nhân viên.

http://www.qlns.vinaglobal.vn/


Page 2

Báo cáo chấm công tháng: Thể hiện thời gian làm việc trong từng ngày, tổng hợp

tổng số ngày làm việc, tổng số ngày nghỉ có lương, ngày nghỉ không lương, tổng số

giờ làm thêm, tổng số giờ làm chủ nhật, ngày lễ của từng nhân viên.

Báo cáo nhân viên mới theo từng tháng:

Báo cáo nhân viên thôi việc theo từng tháng:

Báo cáo tình hình nghỉ phép trong tháng, trong năm:

Các báo cáo khác theo yêu cầu……….

Sau đây là mô hình tổng quát của hệ thống:

Hình I. 1Mô hình hệ thống quản lý nhân sự.


Page 3

3. Nhiệm vụ của luận văn

Tìm hiểu lý thuyết công nghệ RFID.

Tìm hiểu IC Reader RDM 880 và Tags Mifare.

Thiết kế bo mạch giao tiếp IC RDM 880 với máy tính và kit ARM STM32.

Tìm hiểu hệ thống mạng RS 485 gồm 1 Master và nhiều Slave ; giao thức

truyền nhận dữ liêu trong mạng.

Viết chương trình dành cho Master C# ,hệ cơ sở dữ liệu My SQL,hệ thống

quản lý nhân sự trực tuyến www.qlns.vinaglobal.vn .

Tìm hiểu Kit ARM STM32, Viết chương trình cho các Slave :lập trình cho kit

STM32F103ZET6 ,STM32F103RC điều khiển RDM880 và hoạt động trong

mạng RS485.

Kết hợp các thành phần của hệ thống để tạo thành một hệ thống quản lý nhân

sự hoàn chỉnh.

Demo hệ thống.

http://www.qlns.vinaglobal.vn/


Page 4

PHẦN II: LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ RFID

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID

1. Giới thiệu chung về nhận dang vô tuyến RFID

Các công nghệ ngày nay luôn hướng tới sự đơn giản, tiện lợi và đặc trưng luôn được

ưu tiên hàng đầu là khả năng không dây (wireless). Thiết bị không dây càng ngày càng phát

triển rộng rãi làm cho con người được giải phóng, tự do và thoải mái hơn. Công nghệ RFID ra

đời đã tạo ra cuộc cách mạng trong môi trường tương tác hiện nay

RFID ( Radio Frequency Identification) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng song

vô tuyến. Công nghệ cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát song

radio. Một thiết bị đọc thông tin được chứa trong chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách

xa, mà không thực hện bất kì giao tiếp vật lý nào hoặc yêu cầu một sự nhìn thấy giữa hai thiết

bị. Từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng đối tượng.

RFID là một trong những kỹ thuật được đánh giá cao và phát triển nhanh chóng trong

khoảng thời gian ngắn. Lần đầu tiên một công nghệ tương tự đó là bộ tách sóng IFF

(Identification Friend or Foe) được phát minh năm 1937 bởi người Anh và được quân đồng

minh sử dụng trong Thế Chiến lần thứ II để nhận dạng máy bay ta và địch. Kỹ thuật này trở

thành nền tảng cho hệ thống kiểm soát không lưu thế giới vào thập niên 50. Nhưng trong

khoảng thời gian này do chi phí quá cao và kích thước quá lớn của hệ thống nên chúng chỉ

được sử dụng trong quân đội, phòng nghiên cứu và những trung tâm thương mại lớn

Hình II. 1. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1880 – 1960

Cuối thập niên 60 và đầu thập niên 70, bắt đầu xuất hiện những công ty giới thiệu

những ứng dụng mới cho RFID mà không quá phức tạp và đắt tiền. Ban đầu phát triển những


Page 5

thiết bị giám sát điện tử (Electronic Article Surveillance - EAS) để kiểm soát hàng hóa chẳng

hạn như quần áo hay sách trong thư viện

Kỹ thuật RFID ngày càng được nhiều người biết đến trong những thập niên 60 và 70,

bắt đầu xuất hiện nhiều hơn ứng dụng của kỹ thuật này trong nhiều mặt của cuộc sống. Kỹ

thuật này càng được hoàn thiện, từ nhận biết trở thành nhận dạng.Đến năm 1973, Mario

Cardullo tuyên bố nhận được bằng sang chế tại Mỹ cho thẻ RFID tích cực với bộ nhớ có thể

ghi nhiều lần. Cùng cuối năm này Charles Walton thành công với bằng sáng chế cho bộ phát

đáp thụ động sử dụng để mở khóa cửa.

Hình II. 2. Sơ đồ hoạt động bộ phát đáp của Charles Walton.

Việc khảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio được đem nghiên cứu và phát triển trong các hoạt

động thương mại cho đến thập niên 1960 và tiến triển rõ vào những năm 1970 bởi các công

ty, học viện và chính phủ Mỹ. Chẳng hạn, Bộ năng lượng Los Alamos Nation Laboratory đã

phát triển hệ thống theo dõi nguyên liệu hạt nhân bằng cách đặt thẻ vào xe tải và đặt các

reader tại các cổng của bộ phận bảo vệ. Đây là hệ thống được sử dụng ngày nay trong các hệ

thống trả tiền lệ phí tự động. Kỹ thuật này cải tiến so với các kỹ thuật trước như các mã vạch

trên hàng hóa và các thẻ card viền có tính từ

Cũng từ yêu cầu của bộ Nông nghiệp, Los Alamos phát triển thẻ RFID thụ động phục

vụ cho việc nuôi gia súc. Các công ty phát triển một hệ thống sử dụng tần số thấp (LF

125kHz), đặc biệt các bộ phát đáp kích thước nhỏ hơn được bọc vào trong thủy tinh và được

cái vào bên dưới lớp da của gia súc. Hệ thống này vẫn còn được sử dụng rộng rãi trên thế giới

hiện nay.


Page 6

Đầu những năm 90, các kỹ sư của IBM phát triển và tạo ra hệ thống RFID hoạt động ở

băng tần UHF. Sử dụng băng tần UHF sẽ đạt được tầm đọc xa hơn ( lên đến 6m) và truyền dữ

liệu nhanh hơn.

Hình II. 3. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1960 - 1990

Năm 1999, khi Uniform Code Coucil, EAN International, Procter & Gamble và

Gillette đạt nền tảng xây dựng trung tậm nhận dạng tự động (Auto-ID) tại viện công nghệ

Massachusetts. Hai giáo sư David Brock và Sanjay Sarma đã làm một vài nghiên cứu về chế

tạo thẻ RFID chi phí thấp. Ý tưởng của họ là tạo ra một thẻ RFID với chip đơn giản, lưu trữ ít

dữ liệu, chỉ một chuỗi số, dữ liệu lien quan đến chuỗi này sẽ được truy cập trên Internet.

Điều này đã tạo ra một bước phát triển mới cho RFID. Sarma và Brock đã biến RFID

thành một công nghệ cho phép lien kết vật thể với mạng thông tin.

Vào những năm 1999 – 2003, trung tâm nhận dạng tự động ( Auto – ID ) đã có sự hỗ

trợ của hơn 100 công ty lớn, của bộ Quốc Phòng Mỹ và các đại lý bán lẻ trên toàn thế giới, đã

thành lập các phòng nghiên cứu ở Úc, Anh, Thụy Sỹ, Nhật Bản và Trung Quốc. Phát triển hai

giao thức tương tác vô tuyến (Class 1 và Class 0), khung số mã hóa sản phẩm bằng điện tử

(EPC – Electronic Product Code) và kiến trúc một mạng lien kết cho phép tìm kiếm dữ liệu

lien quan đến một thẻ RFID trên Internet.

Một số ứng dụng đầy tính sáng tạo của công nghệ RFID như : tại khu vui chơi giải trí

Water World của Singapore, ngày nay người ta đã cấy thẻ RFID trên mình các con cá để dễ

dàng nhận dạng chúng trên màn hình TV khi chúng bơi qua đầu đọc RFID. Thậm chí công an

thành phố Mexico đã gắn các thẻ RFID vào trong cơ thể của một số nhân viên, nhờ đó họ có

thể được theo dõi và bảo vệ trong trường hợp bị bắt cóc.

Cho đến nay, từ những nhà hàng nhỏ như nhà hàng sushi đến các tổ chức lớn như

Wal-Mart đã không còn áp dụng cách quản lý và phân phối hàng theo dây chuyền và kiểm kê

hàng nữa. Qua 4 năm kinh doanh, Wal-Mart đã nhấn mạnh rằng các nhà phân phối hàng lớn


Page 7

nhất của họ đã đặt các thẻ RFID trên các tầu chở hàng lớn để giúp mọi người đẩy lên và đẩy

xuống các dây truyền kiểm kê hàng hóa với độ chính xác tính trên từng giây.

Hình II. 4. Lịch sử phát triển của hệ thống RFID giai đoạn 1990 – 2009

Tại Việt Nam hiện nay, nhu cầu sử dụng RFID ngày càng nhiều và mở ra một thị

trường vô cùng tiềm năng cho các nhà nghiên cứu, sinh viên và các nhà sản xuất

Một số doanh nghiệp Việt Nam đã bắt đầu ứng dụng các tiện ích của công nghệ RFID.

Điển hình như công ty TECHPRO Việt Nam, hợp tác cùng Hãng IDTECK – Korea ứng dụng

RFID trong chấm công điện tử, kiểm soát thang máy. Viện Công nghệ Thông tin đã giới thiệu

chào bán các hệ thống ứng dụng RFID như: hệ thống kiểm soát xâm thực AC200 sử dụng thẻ

RFID; khóa thẻ điện tử RFID K400R; hệ thống kiểm soát vô tuyến.

Trung tâm công nghệ cao Việt Nam, thuộc Viện điện tử - tin học - tự động hóa, đang

nghiên cứu thiết kế và xây dựng hệ phần mềm cho các hệ thống quản lý tự động bằng thẻ

RFID để ứng dụng trong hệ thống thu phí cầu đường. Tại TP. HCM, công nghệ RFID cũng

đang được triển khai ứng dụng trong trạm thu phí Xa lộ Hà Nội và hệ thống kiểm soát bãi đỗ

xe tự động tại hầm đậu xe tòa nhà The Manor...

2. Phân loại hệ thống RFID

Một hệ thống RFID bao gồm một đầu đọc (Reader), một bộ phát đáp hay còn gọi là

thẻ RFID (RFID Tags), và hệ thống anten. Thẻ RFID được gắn vào vật thể cần nhận dạng,

chứa thông tin của vật thể đó và giao tiếp với đầu đọc bằng sóng vô tuyến, thu phát qua hệ

thống anten. Người dùng có thể xứ lý trực tiếp thông tin trên đầu đọc, hoặc thông tin này

được này đầu đọc đưa về bộ xử lý trung tâm, tự động xử lý. Anten của đầu đọc có thể được

tích hợp trên nó hoặc có thể là tách biệt dùng cáp để kết nối. Trong khi anten của thẻ phải


Page 8

được tích hợp ngay trên thẻ. Hầu hết thẻ RFID có một chip IC( silicon chip), thường chứa

đựng thông tin nhận dạng thẻ đồng thời xử lý các thông tin đến từ đầu đọc.

Hình II. 5. Sơ đồ hệ thống RFID cơ bản

Người ta phân loại hệ thống RFID chủ yếu dựa vào tần số hoạt động, bởi cách cung

cấp năng lượng cho thẻ RFID hoặc bới các giao thức sử dụng để liên lạc giữa thẻ và đầu đọc.

Sự lựa chọn tần số, công suất nguồn và giao thức truyền dữ liệu phụ thuộc cơ bản vào dải tần

cho phép, chi phí và các đặc trưng của ứng dụng cụ thể.

2.1 Phân loại theo tần số

Hình II. 6.Dảy tần số phân loại của hệ thống RFID.

Band

Regulations

Range

Data

speed

Remarks

Tag cost

(2006)

US $

120-150 kHz

(LF)

Unregulated 10cm Low Animal idenfication,

Factory data

collection

$ 1

13.56 MHz

(HF)

ISM band

Worldwide

1m Low to

moderate

Smart cards

(MIFARE, ISO/IEC

14443)

$ 0.5

433 MHz Short Range 1- Moderater Defence application $ 5


Page 9

(UHF) Devices 100m with active tags

865-868

MHz

(Europe)

902-928

MHz (North

America)

UHF

ISM band

1-2m

Moderate

to high

EAN, various

standards

$ 0.15

Passive

tags

2450-

5800 MHz

(microwave)

ISM band

1-2m

High

802.11 WLAN,

Bluetooth standards

$25 Active

Tags

3.1–10 GHz

(microwave)

Ultra wide

band

200m High requires semi-active

or active tags

$5

projected

Hình II. 7. Bảng chuẩn tần số hoạt động của RFID.

Có 4 loại tần số chính được sử dụng cho hệ thống RFID: low, high, ultrahigh, microwave.

Low-frequency: băng tần từ 125 KHz - 134 KHz. Băng tần này phù hợp với phạm vi

ngắn như hệ thống chống trộm, nhận dạng động vật và hệ thống khóa tự động.

High-frequency: băng tần 13,56 MHz. Tần số cao cho phép độ chính xác cao hơn với

phạm vi 3 feet (0.9m), vì thế giảm rủi ro đọc sai thẻ. Vì vậy nó thích hợp với việc đọc

item. Các thẻ thụ động 13,56 MHz được đọc ở tốc độ 10 đến 100 thẻ trên giây và ở

phạm vi 3 feet. Các thẻ high-frequency được dùng trong việc theo dõi vật liệu trong

các thư viện và kiểm soát hiệu sách, theo dõi pallet, truy cập, theo dõi hành lý vận

chuyển bằng máy bay và theo dõi item đồ trang sức.

Ultrahigh-frequency: các thẻ hoạt động ở 900 MHz và có thể được đọc ở khoảng

cách dài hơn các thẻ high-frequency, phạm vi từ 0,9 đến 4,5 m. Tuy nhiên các thẻ này

dễ bị ảnh hưởng bởi các nhân tố môi trường hơn các thẻ hoạt động ở các tần số khác.

Băng tần 900 MHz thực sự phù hợp cho các ứng dụng dây chuyền cung cấp vì tốc độ

và phạm vi của nó. Các thẻ thụ động ultrahigh-frequency có thể được đọc ở tốc độ 100

đến 1000 thẻ trên giây. Các thẻ này thường được sử dụng trong việc kiểm tra pallet và

container, xe chở hàng và toa trong vận chuyển tàu biển.

Microwave frequency: băng tần 2,45 GHz và 5,8 GHz, có nhiều sóng radio bức xạ từ

các vật thể ở gần có thể cản trở khả năng truyền thông giữa reader và thẻ tag. Các thẻ

microwave RFID thường được dùng trong quản lý dây chuyền cung cấp.

Các tần số UHF (UHF: 868 MHz-928 MHz) không được sử dụng toàn cầu do nó không có

chuẩn toàn cầu riêng. Ở Bắc Mỹ, UHF có thể được sử dụng không cần cấp phép băng tần từ

908 - 928 MHz nhưng bị hạn chế do công suất phát. Ở châu Âu, UHF được cho phép trong


Page 10

khoảng 865.6 - 867.6 MHz. Nhưng chỉ sử dụng dải không cấp phép từ 869.40 - 869.65 MHz,

nhưng bị hạn chế công suất phát. Chuẩn UHF cho Bắc Mỹ không được chấp nhận ở Pháp do

nó ảnh hưởng tới dải tần số của quốc phòng. Đối với Trung Quốc và Nhật, không có qui định

nào cho UHF. Mỗi ứng dụng cho UHF ở hai quốc gia này đều yêu cầu được cấp phát thông

qua uỷ ban địa phương. Còn đối với Úc và Newzealand, băng tần 918 - 926 MHz không cần

xin cấp phép, nhưng bị hạn chế về công suất phát. Các tần số này được xem là băng ISM

(Industrial Medical Scientific – Khoa học & Y học & Công nghiệp). Tín hiệu phản hồi của

thẻ có thể làm nhiễu người dùng vô tuyến khác.

Việc chọn tần số radio là đặc điểm hoạt động chính của hệ thống RFID. Tần số xác

định tốc độ truyền thông và khoảng cách đọc thẻ. Nói chung, tần số cao hơn cho biết phạm vi

đọc dài hơn. Mỗi ứng dụng phù hợp với một kiểu tần số cụ thể do ở mỗi tần số thì sóng radio

có đặc điểm khác nhau. Chẳng hạn sóng có tần số thấp (low-frequency) có thể xuyên qua

tường tốt hơn sóng có tần số cao hơn nó, nhưng tần số cao có tốc độ đọc nhanh

Hiện này không có tổ chức toàn cầu nào quản lý tần số sử dụng cho RFID. Về nguyên

tắc, mọi quốc gia đều có thể thiết lập các qui định cho riêng mình.

Tại Việt Nam, các băng tần dùng cho RFID bao gồm 13.533 – 15.567 MHz. 433.05 –

434.79 MHz, 866 – 868 MHz và 920 – 925 MHz.

Gọi λ là bước sóng, với là vận tốc ánh sang trong chân không, khi đó

tần số và bước sóng có mối quan hệ qua đẳng thức:

Vì vậy mà người ta cũng phân loại các hệ thống RFID theo bước sóng :

Hệ thống ghép cảm kháng (inductively coupled): Khi bước sóng rất lớn so với kích

thước. Ví dụ như các thẻ và đầu đọc hoạt động ở tần số 13.56 MHz.

Hệ thống ghép bức xạ ( radiative coupled): Kích thước anten có thể so sánh được với

bước sóng.

2.2.Phân loại theo các tiêu chuẩn

Mỗi nhà sản xuất thẻ RFID có những giải pháp khác nhau cho việc giao tiếp giữa thẻ

và reader. Kết quả là những thẻ và reader thuộc những nhà sản xuất khác nhau không thể

giao tiếp với nhau. Do đó, một số tổ chức đã cố gắng tạo ra những chuẩn giao tiếp chung có

thể được sử dụng chung.

Chuẩn ISO: Các chuẩn ISO được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Sử dụng tiêu

chuẩn ISO, sản phẩm sẽ tương thích ở mọi quốc gia


Page 11

Loại thẻ 125/134

kHz

5 – 7 MHz 13.56

MHz

330/433

MHz

860 – 960

MHz

2.45 GHz

Thụ động ISO1784/5,

14223

ISO18000-

2

HigTag

ISO10536

iPico

DF/iPX

MIFARE

ISO14443

Tag-IT

ISO15693

ISO18000-

3

ISO18000-

6A,B,C

EPC

class0

EPC

class1

Intellitag

Title 21

AAR

S918

Ucode

ISO18000-

4

Intellitag

μ- chip

Bán thụ

động

AAR S918

Title 21

EZPass

Intelleflex

Maxim

ISO18000-

4

Alien BAP

Tích cực ANSI

371.2

ISO18000-

7

RFCode

ISO18000-

4

ANSI

371.1

ISO 14443 hỗ trợ thẻ thông minh tại tần số 13.56MHz. Tiêu chuẩn này có hai loại

không tương thích là A và B. Một loại sử dụng điều chế PPM (Pulse Position Modulation) độ

sâu 100%, và một loại sử dụng điều chế on-off độ sâu 10% khi gửi lệnh đến thẻ. Loại A sử

dụng cây nhị phân (binary tree walk) để giải quyết xung đột giữa các thẻ, trong khi loại B sử

dụng các khung Aloha.

Chuẩn ISO 15693 cũng hỗ trợ thẻ thông minh tại 13 MHz, nhưng vẫn còn sử dụng các

cấu trúc khung cho luồng xuống và luồng lên theo một loại khác, cũng như việc giải quyết các

xung đột.

Chuẩn California Title 21 được thiết kế dành cho các bộ thu phí giao thông ôtô. EPC

global Class 0 thiết kế cho các chuỗi cung ứng. Cả hai chuẩn này đều hoạt động ở Hoa Kỳ

ISM băng tần 902 – 928 MHz và cũng sử dụng điều tần để gửi dữ liệu từ thẻ đến đầu đọc. Các

thẻ Title 12 có offset tần số: 0.6 và 1.2MHz, trong khi EPC global Class 0 là 2.2 và 3.3 MHz.

EPC Global đang được xây dựng để trở thành một chuẩn chung cho RFID toàn cầu. Với một

số lượng lớn sản phầm sử dụng công nghệ RFID, chuẩn EPC cung cấp phương thức tạo mã

nhận dạng cho các sản phẩm trên toàn cầu


Page 12

ISO 18000 sử dụng ở các tần số 135 KHz ( 18000 – 1 tần số thấp), 13.56 MHz (

18000 – 2 tần số cao), 860-930 MHz ( 18000 – 6 tần số thấp), 2.45 GHz ( 18000 – 4 tần số

siêu cao), 5.8 GHz ( 18000 – 5), 433.92 MHz ( 18000 – 7)

ISO 11748/11785 cho theo dõi động vật, nhận dạng vật nuôi. Một đầu đọc cấp nguồn,

gần thẻ với 50ms truyền không điều chế tại tần số 134kHz, truyền bán song công. Sau đó đầu

đọc sẽ lắng nghe tần số điều chế đáp lại tại 125/134 kHz.

Nhìn chung, một thẻ chỉ hiểu được một giao thức, bởi vì cần tối thiểu chi phí cũng như

độ phức tạp. Khi các ứng dụng đòi hỏi khả năng tương tác đa giao thức, gánh nặng thường rơi

vào đầu đọc.

3. RFID và các hệ thống nhận dạng

Hình II. 8. Các hệ thống nhận dạng tự động

3.1.Hệ thống mã vạch

Mã vạch là hình thức truyền thống được dùng để nhận dạng hàng hóa, hiện thời vẫn

đang được sử dụng rộng rãi ở các siêu thị Việt Nam. Mã vạch là sự thể hiện thông tin trong

các dạng nhìn thấy, trên các bề mặt máy móc có thể đọc được. Nguyên thủy thì mã vạch lưu

trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như các khoảng trống giữa

chúng. Ngày nay, chúng còn được in theo mẫu các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay

chúng ẩn trong các hình ảnh.

Mã vạch có thể được đọc theo các hình ảnh quang học gọi là máy đọc mã vạch quang

học hay được quét bằng các phần mềm chuyên dụng.


Page 13

Các dữ liệu chứa trong mã vạch thay đổi tùy theo ứng dụng. Trong trường hợp đơn

giản nhất là một chuỗi số định danh được sử dụng như là chỉ mục trong cơ sở dữ liệu trong đó

toàn bộ các thông tin khác được lưu trữ. Các mã EAN-13và UPC tìm thấy phổ biến trên hàng

bán lẻ làm việc theo phương thức này.

Việc chuyển đổi giữa thông tin của thông điệp và mã vạch được gọi là biểu đạt tượng

trưng. Các thông số trong quá trình này được mã hóa từ các số/chữ đơn lẻ của thông điệp

cũng như có thể có là các dấu hiệu bắt đầu hay kết thúc thành các vạch và các khoảng trống,

kích thước của vùng lặng trước và sau mã vạch cũng như việc tính toán checksum là bắt buộc.

Các quy trình biểu đạt tượng trưng tuyến tính có thể phân loại chủ yếu theo hai thuộc

tính:

Liên tục hay Rời rạc: Các ký tự trong biểu đạt tượng trưng liên tục được tiếp

giáp với nhau, với một ký tự kết thúc bằng khoảng trống và ký tự tiếp theo bắt đầu bằng vạch,

hoặc ngược lại. Các ký tự trong biểu đạt tượng trưng rời rạc bắt đầu và kết thúc bằng vạch;

không gian giữa các ký tự bị bỏ qua, cho đến chừng nào mà nó đủ rộng để thiết bị đọc coi như

là mã kết thúc.

Hai hay nhiều độ rộng các vạch: Các vạch và các khoảng trống trong biểu đạt

tượng trưng hai độ rộng là rộng hay hẹp. Vạch rộng rộng bao nhiêu lần so với vạch hẹp không

có giá trị gì đáng kể trong việc nhận dạng ký tự (thông thường độ rộng của vạch rộng bằng 2-

3 lần vạch hẹp). Các vạch và khoảng trống trong biểu đạt tượng trưng nhiều độ rộng là các

bội số của độ rộng cơ bản gọi là modul; phần lớn các loại mã vạch này sử dụng bốn độ rộng

lần lượt bằng 1, 2, 3 và 4 modul.

Mã vạch đã sử dụng rộng rãi và là một thách thức lớn với công nghệ RFID

Hình II. 9. Mã vạch (barcode)

3.2. Nhận dạng quang học

Nhận dạng quang học hay còn gọi là nhận dạng OCR (Optical character Regconition)

sử dụng một loại chữ đặc biệt sao cho có thể vừa đọc bằng mắt thường vừa đọc tự động bằng

máy móc. OCR được hình thành từ một lĩnh vực nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhân

tạo và machine vision.


Page 14

Mặc dù công việc nghiên cứu học thuật vẫn tiếp tục, một phần công việc của OCR đã

chuyển sang ứng dụng trong thực tế được hiện thực qua các phần mềm nhận dạng được các

công ty trên thế giới phát triển và đã dược chứng minh với tính hiệu quả của nó

Nhận dạng ký tự quang học (dùng các kỹ thuật quang học chẳng hạn như gương và

ống kính) và nhận dạng ký tự số (sử dụng máy quét và các thuật toán máy tính) lúc đầu được

xem xét như hai lĩnh vực khác nhau. Bởi vì chỉ có rất ít các ứng dụng tồn tại với các kỹ thuật

quang học thực sự, bởi vậy thuật ngữ Nhận dạng ký tự quang học được mở rộng và bao

gồm luôn ý nghĩa nhận dạng ký tự số.

Ưu điểm của hệ thống OCR là chứa đựng nhiều thông tin và trong các trường hợp cần

thiết thì con người có thể đọc trực quan. Ngày nay, OCR được dùng trong sản xuất, các dịch

vụ ngân hàng, trong hành chính…Tuy nhiên, OCR khó có thể sử dụng rộng rãi bởi chi phí cao

và đầu đọc rất phức tạp.

Hình II. 10. Một phần mềm nhận dạng ký tự quang học

3.3. Nhận dạng sinh trắc học

Nhận dạng sinh trắc học chỉ áp dụng cho vật sống, cụ thể là dùng cho con người. Dựa

trên những đặc điểm sinh học có tính duy nhất của cơ thể con người như vân tay, mọng mắt,

vân tai

Đây được coi là công cụ xác thực nhân thân hữu hiệu nhất mà người ta sử dụng phổ

biến vẫn là nhận dạng vân tay bởi đặc tính ổn định và độc nhất của nó và cho đến nay, nhận

dạng dấu vân tay vẫn được xem là một trong những phương pháp sinh trắc tin cậy nhất.

Mỗi người có một đặc điểm sinh học duy nhất. Dữ liệu sinh trắc học của từng cá nhân

với đặc điểm khuôn mặt, ảnh chụp võng mạc, giọng nói sẽ được kết hợp với nhau bằng phần

mềm để tạo ra mật khẩu dành cho những giao dịch điện tử, phương thức đó là “công nghệ


Page 15

sinh trắc đa nhân tố”. Sự phát triển của công nghệ đã thay đổi từ việc lăn tay trên mực và lưu

trữ trên giấy sang quét trên máy và lưu trữ kỹ thuật số

Công nghệ nhận dạng vân tay hoạt động theo nguyên tắc: Khi đặt ngón tay lên trên

một thiết bị đọc dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ quét hình ảnh ngón tay đó và đưa vào

hệ thống. Hệ thống sẽ xử lý dấu vân tay, chuyển sang dạng dữ liệu số rồi đối chiếu các đặc

điểm của vân tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống. Nếu dấu vân tay này khớp với

dữ liệu sẽ cho phép hệ thống thực hiện các chức năng tiếp theo

Tại Việt Nam, công nghệ vân tay đang đi vào đời sống với chấm công, điểm danh...

công nghệ nhận diện vân tay không mới, các đầu quét và đầu đọc vân tay đều được tích hợp

sẵn trong nhiều sản phẩm như máy chấm công, khóa cửa, két sắt... bán rộng rãi trên thị

trường, tuy nhiên việc sử dụng công nghệ này còn gặp khó khăn

Hình II. 11. Nhận dạng dấu vân tay

3.4. Thẻ thông minh

Thẻ thông minh, có kích thước giống như một chiếc thẻ ATM nhưng được gắn bên

trong một con chip điện tử, có khả năng xử lý như một máy tính thu nhỏ. Các thiết bị giao

tiếp với thẻ (để cấp năng lượng điện và trao đổi dữ liệu với thẻ) có nhiều dạng nhưng thông

thường là đầu đọc thẻ (Card Reader).

Với con chip điện tử được gắn trong thẻ có khả năng lưu trữ, xử lý và thực hiện các

nhiệm vụ được yêu cầu giống như máy tính bởi các thành phần chính bên trong con chip điện

tử này gồm: Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), bộ nhớ chỉ được quyền đọc (ROM), bộ nhớ

lưu trữ dữ liệu (EEPROM) và hệ điều hành của TTM. Có hai loại thường sử dụng:

Thẻ nhớ chỉ chứa các thành phần bộ nhớ, có thể có một chức năng bảo mật cụ

thể.

Thẻ vi xử lý chứa bộ nhớ và các thành phần xử lý.


Page 16

Điểm quan trọng nhất của TTM là khả năng bảo mật cao, bởi các thành phần vật lý của

con chip đều ở dạng siêu nhỏ và chúng đều có khả năng chống lại các tấn công vật lý. Còn về

khả năng tấn công hay tìm cách đọc nội dung dữ liệu lưu trong thẻ bằng phần mềm đã được

hệ điều hành toàn quyền điều khiển. Hệ điều hành thẻ đều phải tuân theo các tiêu chuẩn ISO-

7816 với nhiều mức bảo vệ truy cập nhiều cấp, nên rất khó để tấn công dữ liệu theo con

đường này. Ngoài ra, trong thẻ còn hỗ trợ các thuật toán mã hóa, các cơ chế chống nhân bản

thẻ (anti-cloning) hay an toàn (anti-tearing) trong quá trình trao đổi dữ liệu..

Độ bền của TTM cao và thuận tiện trong sử dụng. Thông thường với TTM có thể đọc

ghi 100.000 lần, hay 10 năm sử dụng.

Hình II. 12. Hình ảnh của thẻ thông minh.

So với các hệ thống tự động nhận dạng khác. RFID có các ưu điểm vượt trội sau

Không cần tiếp xúc vật lý khi truyền nhận dữ liệu giữa thẻ và đầu đọc, điều

này tránh được các hưu hỏng, vết xước gặp phải khi sử dụng thẻ thông minh.

Có thể đọc và ghi dữ liệu nhiều lần. Trung bình từ 10.000 đến 100.000 lần tùy

từng loại thẻ.

Đầu đọc có thể lấy thông tin mà không cần nhìn thấy thẻ. Ưu điểm so với công

nghệ mã vạch khi ta phải tháo rời các thùng hàng, linh kiện khi nhận dạng. Giảm chi phí đáng

kể về thời gian và tiền bạc.

Tầm đọc của RFID linh hoạt. Tùy vào các ứng dụng cụ thẻ mà tầm đọc có thể

thay đổi từ vài chục centimet đến vài chục mét.

Thẻ RFID có thể lưu trữ thông tin đang dạng. Từ những thông tin đơn giản

như mã vạch ( nông sản, laoi5 sản phẩm…) đến những thông tin phức tạp như: tài khoản cá

nhân, thông tin chi tiết cá nhân… như các thẻ thông minh khác.


Page 17

Khi được áp dụng những giải thuật chống đụng độ. Các đầu đọc có thể đọc

được nhiều thẻ trong phạm vi quản lý của nó trong khoảng thời gian rất ngắn.

RFID có thể hoạt động trong nhiều môi trường khắc nghiệt như nóng ẩm, hóa

chất ăn mòn. Tùy vào những ứng dụng cụ thể mà hệ thống sẽ được thiết kế theo môi trường

đó.

Hiện nay, công nghệ RFID được phát triển cho nhiều ứng dụng khác, các

phòng thí nghiệm trên thế giới vẫn đang nghiên cứu để RFID có thể thay thế một số cảm

biến đắt tiền, sử dụng đo các điều kiện môi trường.

Song song với các ưu điểm trên, công nghệ RFID vẫn còn tồn tại những khuyết điểm

cần được nghiên cứu và khắc phục.

Giá cả vẫn còn khá cao. Những thẻ RFID giá rẻ thường đi đôi với việc có rất

nhiều lỗ hổng về bảo mật, ngược lại những thẻ có bảo mật tốt thì lại khá đắt. Vì thế ta phải

cân đối giữa 2 vấn đề bảo mật và giá cả. Ta không thể gắn 1 chip RFID có giá 5USD lên 1

cuốn sách giá chỉ có 50.000VNĐ.

Các thông tin bên trong RFID của sản phẩm có thể đọc được ở khoảng cách

xa. Vì thế phát sinh các vấn đề như thông tin cá nhân bị lộ, bị giới hacker lợi dụng. Không

chỉ đe dọa thông tin cá nhân của người tiêu dùng, các lỗ hổng công nghệ của RFID còn có thể

"tiếp tay" cho những kẻ bất lương đánh lừa người bán hàng chỉ bằng cách đơn giản là thay đổi

mã hàng, giá sản phẩm... hacker có thể sử dụng thiết bị như PDA hay Pocket PC có trang bị

đầu đọc RFID để quét thẻ gắn trên sản phẩm và ghi lại một giá mới có lợi cho anh ta. Hacker

có thể thay thế thông tin trên đó bằng dữ liệu cùng loại rồi ghi lại vào thẻ trên sản phẩm mà

không hề bị phát hiện. Các quầy thanh toán tự động không thể phát hiện được những thay đổi

trên của hacker.

Đụng độ đầu đọc: Tín hiệu từ một đầu đọc có thể giao tiếp với tín hiệu từ nơi

khác mà nơi đó tin tức chồng chéo nhau. Điều này được gọi là đụng độ đầu đọc. Một phương

pháp tránh vấn đề này là sử dụng kỹ thuật phân chia thời gian đa truy cập (TDMA).

Thiếu chuẩn chung. Tại thời điểm hiện tại công nghệ RFID có xu hướng sử

dụng chuẩn Electronic Product Code Generation 2 (EPC Generation 2). Chuẩn EPC

Generation 2 được thiết kế để nâng cao khả năng tương thích của RFID được xuất phát từ các

nhà cung cấp khác nhau. Giao thức EPC Generation 2 được cấp bằng sáng chế của hãng thiết

bị RFID Intermec Technologies (Mỹ). Tuy nhiên RFID Intermec Technologies giữ bản

quyền sản phẩm và yêu cầu phải trả phí nếu sử dụng công nghệ của họ làm cho chi phí cho hệ


Page 18

thống RFID tăng cao, cản trở quá trình phát triển ứng dụng RFID.Hiện nay một chuẩn RFID

EPC Global miễn phí đang được xây dựng trên phạm vị toàn cầu để giải quyết vấn đề trên.

4. Ứng dụng công nghệ RFID vào đời sống

4.1.Trong quản lý kho hàng

Hướng sát nhập công nghệ RFID thành dây chuyền được thúc đẩy bởi sự có lợi mà dễ

thấy nhất là trong việc kiểm kê: tăng lượt vận chuyển, nhận, cung cấp có năng suất, giảm giá

cho việc lao động chân tay, xếp hàng và sự thất thoát kiểm kê.

Các reader được cài lúc chất hàng ở các cửa bến tàu có thể phát hiện thẻ trên hàng hóa

hoặc các pallet qua các cửa. Đầu đọc gửi một lệnh đến thẻ để phát các nhận dạng của chúng,

thu thập thông tin này và chuyển tiếp đến máy tính. Và máy tính ghi cơ sở dữ liệu kiểm kê

dựa vào hàng hóa đó là nhập hay xuất. Nếu hệ thống sử dụng các thẻ thông minh, thì máy tính

có thể ghi ngày giao/nhận và thời gian trên thẻ.

Khi sản phẩm đã được xuất cho khách hàng, trong trường hợp sản phẩm bị lỗi hay có

vấn đề gì mà công ty cần biết sản phẩm này được sản xuất khi nào, đã xuất cho ai,…thì có thể

vào hệ thống để truy tìm thông tin về sản phẩm này thông qua RFID được gắn trên sản phẩm.

Việc tìm kiếm thông tin được thực hiện với đầu đọc RFID hoặc bằng cách nhập tay mã số của

sản phẩm này vào môđun truy tìm nguồn gốc, tất cả các thông tin liên quan đến sản phẩm này

sê được hiển thị giúp công ty có những thông tin chính xác về sản phẩm và đưa ra được

phương án giải quyết vấn đề một cách tối ưu.

RFID là sự phát triển hữu ích và là công nghệ hấp dẫn, giúp các đơn vị bán lẻ đơn

giản việc kiểm kê hàng hóa, hạn chế việc mất mát trong quá trình bán hàng. Với việc RFID

đem lại hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp thì người tiêu dùng sẽ có thêm nhiều lựa chọn

và giá cả hấp dẫn hơn. Bên cạnh đó, việc thanh toán khi đi mua sắm sẽ thuận lợi hơn, khách

hàng sẽ không còn phải xếp hàng đợi nhân việc kiểm tra, tính giá


Page 19

Hình II. 13. Ứng dụng trong quản lý sản phẩm

4.2.RFID trong quản lý thu phí giao thông.

Các phương tiện giao thông có thể sử dụng các thẻ RFID được lập trình như một

phương tiện thanh toán. Thẻ được sử dụng để trả tiền ở các trạm dừng chân, trạm xăng cũng

như trả phí cho tàu điện ngầm, xe buýt, bãi đỗ xe và taxi.

Hệ thống này cũng được áp dụng cho việc tính phí cầu đường. Các ôtô sẽ không phải

dừng lại dể trả phí, trong khi các reader đặt ở các trạm sẽ quét các thẻ đã được gắn trên xe và

sẽ gửi hóa đơn thẳng về nhà. Ứng dụng này sẽ làm giảm bớt tình trạng kẹt xe ở các tuyến

đường chính và xa lộ.

Hình II. 14. Ứng dụng trong thu phí giao thông


Page 20

4.3.RFID trong quản lý thư viện

Tất cả các sách báo trong thư viện sẽ được gắn chip RFID lên từng cuốn. Tại khu vực

kiểm soát cho mượn và trả sách sẽ được gắn đầu đọc thẻ để nhân viên dễ dàng nạp thẻ cho

sách báo, kiểm tra tình trạng của sách báo cho mượn và hạn chế tình trạng trộm sách.

Ngoài ra những người quản lý còn có thể được trang bị một thiết bị cầm tay để tìm

kiếm và kiểm tra thông tin về các đầu sách trong thư viện. Điều này sẽ làm giảm chi phí về

quản lý nhân sự cũng như tạo sự thuận tiện cho việc quản lý, tìm kiếm sách báo.

Hình II. 15. Ứng dụng trong quản lý thư viện

4.4.Điều khiển lối vào

Các hệ thống điện tử điều khiển lối vào được dùng để tự động kiểm tra quyền ra vào

của các cá nhân trong một tòa nhà xây dựng hay một phòng riêng. Khi thiết kế hệ thống như

vậy cần phân tách ra hai loại cơ bản: hệ thống có liên kết mạng và hệ thống độc lập.

Việc điều khiển ra vào có thể kết hợp với bộ ghi giờ trong một đầu đọc RFID. Thẻ

RFID sẽ có nhiều dạng khác nhau, có thể được tích hợp vào đồng hồ đeo tay, hoặc có thẻ là

các chìa khóa

Hình II. 16. Ứng dụng khóa điện tử


Page 21

Khóa sẽ được mở ra khi giữ thẻ RFID ở phía trước đầu đọc, và lưu dữ liệu đọc về từ

thẻ phải khớp với danh sách lưu trữ bên trong đầu đọc.

So với việc sử dụng chìa và ổ khóa cơ khí truyền thống, hệ thống RFID có các ưu thế

hơn hẳn như: các cá nhân nhận được chìa khóa trong khoảng thời gian hưu hạn, giá trị của cơ

sở dữ liệu có thể thay đổi dễ dàng. Việc mất thẻ không còn là vấn đề bởi dữ liệu của thẻ đó sẽ

bị xóa.


Page 22

CHƯƠNG II: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG RFID

1. Giới thiệu Tags RFID

Tag (thẻ) RFID là một thiết bị có thể lưu trữ và truyền dữ liệu đến một Reader trong

một môi trường không tiếp xúc bằng sóng vô tuyến. Tag RFID mang dữ liệu về một vật, một

sản phẩm(item) nào đó và gắn lên sản phẩm đó.

Mỗi Tag có một cuộn dây hoặc anten có thể có hoặc không có vi chip và nguồn năng

lượng riêng

Tag có thể có hình dạng cúc áo hoặc đĩa làm bằng PVC, có thể có hình dạng như thẻ

tín dụng (hay còn gọi là thẻ thông minh không tiếp xúc)….

1.1. Các chức năng của Tag

Gắn Tag : bất kì Tag nào cũng được gắn lên item theo nhiều cách.

Đọc Tag : Tag RFID phải có khả năng giao tiếp thông qua sóng radio theo nhiều cách.

Kill/ Disable : Nhiều Tag cho phép bộ đọc ra lệnh cho nó ngưng các chức năng. Sau khi

Tag nhận chính xác “Kill code”, Tag sẽ không đáp ứng lại bộ đọc.

Ghi một lần (write once) với Tag được sản xuất có dữ liệu cố định thì các dữ liệu này

được thiết lập tại nhà máy, nhưng với Tag ghi một lần, dữ liệu của Tag chỉ có thể thiết lập

một lần bởi người dùng, sau đó dữ liệu này không thể thay đổi.

Ghi nhiều lần(write many) có thể ghi dữ liệu được nhiều lần.

Anti-collision : khi nhiều Tag đặt cạnh nhau bộ đọc sẽ gặp khó khăn khi nhận biết khi

nào đáp ứng của một Tag kết thúc và khi nào bắt đầu một đáp ứng khác. Với Tag anti -

collision sẽ nhận biết được thời gian đáp ứng đến bộ đọc.

Mã hóa và bảo mật(security and encryption) : nhiều Tag có thể tham gia vào các giao

tiếp có mật mã, khi đó Tag chỉ đáp ứng lại bộ lọc khi cung cấp đúng password

1.2. Phân loại Tag

1.2.1 Thẻ thụ động

Thẻ thụ động không chứa nguồn năng lượng, như bộ pin, cũng không thể khởi tạo việc

truyền với reader. Sóng vô tuyến phát ra từ đầu đọc sẽ truyền một dòng điện nhỏ đủ để kích

hoạt hệ thống mạch điện trong thẻ giúp nó gửi lại tín hiệu hồi đáp

Có kích thước rất nhỏ và mỏng hơn một tờ giấy bình thường, do vậy nó có thể được

cấy vào dưới da.

Có tuổi thọ rất cao.


Page 23

Thẻ thụ động được đọc ở khoảng cách từ 11cm ở trường gần (ISO 14443) đến 10m ở

trường xa (ISO 18000-6), và có thể lên đến 180m khi kết hợp ma trận.

Giá khác nhau dựa trên tần số radio được sử dụng, bộ nhớ, việc thiết kế anten và bộ

tách sóng với những yêu cầu thẻ khác nhau (khoảng 0,2 USD).

Các thẻ thụ động có thể thực thi ở tần số low, high, ultrahigh, hoặc microwave.

Hình II. 17. Một sô loại thẻ thụ động

1.2.2 Thẻ tích cực

Các thẻ RFID tích cực có nguồn cấp bên trong để cung cấp cho các IC tạo thành tín

hiệu đầu ra. Các thẻ tích cực thường ổn định hơn (ít lỗi hơn) các thẻ thụ động do khả năng kết

nối "phiên" với đầu đọc

Nhờ có nguồn cung cấp onboard nên các thẻ tích cực có thể phát công suất cao hơn

các thẻ thụ động, cho phép chúng hoạt động hiệu quả hơn trong các môi trường có "tần số vô

tuyến thay đổi" (người, gia xúc) như nước, kim loại nặng (xe tải, container chở hàng) hoặc ở

các khoảng cách xa hơn. Nhiều thẻ tích cực có khoảng cách hoạt động vài trăm mét ( tùy vào

tần số sử dụng ) và thời gian pin nên tới 10 năm.

Đối với loại thẻ này, trong quá trình truyền giữa thẻ và reader, thẻ luôn truyền trước,

rồi mới đến reader. Vì sự hiện diện của reader không cần thiết cho việc truyền dữ liệu nên thẻ

tích cực có thể phát dữ liệu của nó cho những vùng lân cận ngay cả trong trường hợp reader

không có ở nơi đó.

Một số thẻ loại này còn được tích hợp các bộ cảm biến để đo độ ẩm, độ rung, độ

phóng xạ, ánh sáng nhiệt độ……


Page 24

Giá cả khá đắt so với loại thẻ thụ động : khoảng 10-25 USD.

Hình II. 18. Một sô loại thẻ tích cực

1.2.3 Thẻ bán thụ động

Thẻ bán chủ động RFID là rất giống với thẻ thụ động trừ phần thêm một pin nhỏ. Pin này

cho phép IC của thẻ được cấp nguồn liên tục, giảm bớt sự cần thiết trong thiết kế anten thu

năng lượng từ tín hiệu quay lại. Các thẻ này không tích cực truyền một tín hiệu đến bộ đọc.

Nó không chịu hoạt động (mà nó bảo tồn pin) cho tới khi chúng nhận tín hiệu từ bộ đọc. Thẻ

bán chủ động RFID nhanh hơn trong sự phản hồi lại và vì vậy khỏe hơn trong việc đọc số

truyền so với thẻ thụ động

Phạm vi đọc của loại thẻ này có thể lên đến 30,5m trong điều kiện lý tưởng.

Hình II. 19. Một số loại thẻ bán thụ động


Page 25

Hình II. 20. Sơ đồ khối các loại thẻ RFID

Ngoài ra chúng ta còn hay phân loại các loại thẻ RFID theo khả năng hỗ trợ ghi đọc

dữ liệu:

Chỉ đọc (RO).

Ghi một lần , đọc nhiều lần (WORM).

Đọc – ghi (RW).

2. Reader RFID

2.1.Giới thiệu

Để hệ thống RFID hoạt động, cần có một reader hoặc thiết bị scan có khả năng đọc

các thẻ tag và chuyển kết quả đến một cơ sở dữ liệu. Reader RFID được gọi là vật tra hỏi (

interrogator ), là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu các thẻ RFID tương thích

Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo thẻ. Quá trình tạo thẻ và kết

hợp thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động ( commissioning the tag).

Một reader điển hình chứa một module tần số vô tuyến ( transceiver), một đơn vị điều

khiển và phần tử kết nối đến Tag. Ngoài ra reader còn được gắn với 1 giao diện bổ sung (


Page 26

RS232,RS485…) để chúng có thể chuyển tiếp dữ liệu đọc được đến một hệ thống khác ( PC

….).

RFID reader là hệ thần kinh của toàn hệ thống RFID. Việc phần cứng của reader thiết

lập các việc truyền phát dữ liệu và điều khiển nó là thao tác quan rất quan trọng trong hệ

thống.

2.2.Các thành phần vật lý

Hình II. 21. Các thành phần vật lý Reader

2.2.1. Máy phát

Máy phát của reader truyền nguồn AC và chu kỳ xung đồng hồ qua anten của nó đến

tag trong phạm vi đọc cho phép. Đây là một phần của máy thu phát, thành phần chịu trách

nhiệm gửi tín hiệu của reader đến môi trường xung quanh và nhận lại đáp ứng của tag qua

anten của reader. Anten của reader được kết nối với thành phần thu phát của nó. Anten

của reader có thể được gắn với mỗi cổng anten. Hiện tại thì một số reader có thể hỗ trợ

đến 4 cổng anten.

2.2.2. Máy thu

Thành phần này cũng là một phần của máy thu phát. Nó nhận tín hiệu tương tự từ tag qua

anten của reader. Sau đó nó gởi những tín hiệu này cho vi mạch của reader, tại nơi này nó

được chuyển thành tín hiệu số tương đương (có nghĩa là dữ liệu mà tag đã truyền cho reader

được biểu diễn ở dạng số).

2.2.3. Vi mạch


Page 27

Thành phần này chịu trách nhiệm cung cấp giao thức cho reader để nó truyền thông với

tag tương thích với nó. Nó thực hiện việc giải mã và kiểm tra lỗi tín hiệu tương tự nhận từ

máy thu. Thêm nữa là vi mạch có thể chứa luận lý để thực hiện việc lọc và xử lý dữ liệu đọc

được từ tag

2.2.4. Bộ nhớ

Bộ nhớ dùng lưu trữ dữ liệu như các tham số cấu hình reader và một bản kê khai các lần

đọc tag. Vì vậy nếu việc kết nối giữa reader và hệ thống mạch điều khiển/phần mềm bị hỏng

thì tất cả dữ liệu tag đã được đọc không bị mất. Tuy nhiên, dung lượng của bộ nhớ sẽ giới hạn

số lượng tag đọc được trong một khoảng thời gian. Nếu trong quá trình đọc mà việc kết nối bị

hỏng thì một phần dữ liệu đã lưu sẽ bị mất (có nghĩa là bị ghi đè bởi các tag khác được đọc

sau đó).

2.2.5. Các kênh nhập – xuất của cảm biến, cơ cấu chấp hành và bảng tín hiệu

Các reader không cần bật suốt. Các tag có thể chỉ xuất hiện lúc nào đó và rời khỏi reader

mãi mãi cho nên việc bật reader suốt sẽ gây lãng phí năng lượng. Thêm nữa là giới hạn vừa đề

cập ở trên cũng ảnh hưởng đến chu kỳ làm việc của reader. Thành phần này cung cấp một cơ

chế bật và tắt reader tùy thuộc vào các sự kiện bên ngoài. Có một số loại cảm biến như cảm

biến về ánh sáng hoặc chuyển động để phát hiện các đối tượng được gắn tag trong phạm vi

đọc của reader. Cảm biến này cho phép reader bật lên để đọc tag. Thành phần cảm biến này

cũng cho phép reader xuất tín hiệu điều khiển cục bộ tùy thuộc vào một số điều kiện qua một

bảng tín hiệu điện báo (chẳng hạn báo bằng âm thanh) hoặc cơ cấu chấp hành (ví dụ mở hoặc

đóng van an toàn, di chuyển một cánh tay robot, v.v…).

2.2.6. Mạch điều khiển

Mạch điều khiển là một thực thể cho phép thành phần bên ngoài là con người hoặc

chương trình máy tính giao tiếp, điều khiển các chức năng của reader, điều khiển bảng tín

hiệu điện báo và cơ cấu chấp hành kết hợp với reader này. Thường thì các nhà sản xuất hợp

nhất thành phần này vào reader (như phần mềm hệ thống (firmware) chẳng hạn). Tuy nhiên,

có thể đóng gói nó thành một thành phần phần cứng/phần mềm riêng phải mua chung với

reader.

2.2.7. Giao diện truyền thông

Thành phần giao diện truyền thông cung cấp các lệnh truyền đến reader, nó cho phép

tương tác với các thành phần bên ngoài qua mạch điều khiển, để truyền dữ liệu của nó, nhận

lệnh và gửi lại đáp ứng. Thành phần giao diện này cũng có thể xem là một phần của mạch


Page 28

điều khiển hoặc là phương tiện truyền giữa mạch điều khiển và các thực thể bên ngoài. Thực

thể này có những đặc điểm quan trọng cần xem nó như một thành phần độc lập. Reader có thể

có một giao diện tuần tự. Giao diện tuần tự là loại giao diện phổ biến nhất nhưng các reader

thế hệ sau sẽ được phát triển giao diện mạng thành một tính năng chuẩn. Các reader phức tạp

có các tính năng như tự phát hiện bằng chương trình ứng dụng, có gắn các Web server cho

phép reader nhận lệnh và trình bày kết quả dùng một trình duyệt Web chuẩn v.v…

2.2.8. Nguồn năng lượng

Thành phần này cung cấp nguồn năng lượng cho các thành phần của reader. Nguồn năng

lượng được cung cấp cho các thành phần này qua một dây dẫn điện được kết nối với một ngõ

ra bên ngoài thích hợp

2.3.Các thành phần logic

Hình II. 22. Thành phần logic Reader.

2.3.1. Reader API

Mỗi Reader lập trình một giao diện ứng dụng API cho phép các ứng dụng khác để yêu

cầu kiểm tra tag, kiểm soát tình trạng của reader hoặc kiểm soát thiết lập cấu hình như

mức năng lượng, thời gian hiện hành. Thành phần này đề cập đến việc tạo ra mẫu tin

để gởi đến hệ thống RFID và phân tích mẫu tin nhận từ hệ thống. API có thể đồng bộ

hoặc không đồng bộ.

2.3.2. Communication

Hệ thống giao tiếp sẽ điều khiển việc truyền thông của bất cứ giao thức reader nào

dùng để giao tiếp với phần mềm trung gian (middleware). Đây là bộ phận có thể thực

thi Bluetooth, Ethernet hoặc các giao thức cá nhân cho quá trình nhận và gởi tin đến

API.


Page 29

2.3.3. Event manager

Khi Reader nhận ra Tag gọi là giám sát (observation). Khi một giám sát khác với giám

sát tước đó người ta gọi là sự kiện. Phân biệt giữa các sự kiện gôi là loại sự kiện. Hệ

thống phụ quản lý sự kiện gọi là xác định kiểu giám sát để xét xem có cần gửi sự kiện

này đến các ứng dụng bên ngoài của hệ thống. Với reader thông minh, chúng ta có thể

ứng dụng vào các xử lý phức tạp ở mức này để tạo ra lưu thông hệ thống. Về bản chất

một vài phần thiết bị quản lý sự kiện của middleware tự di chuyển và kết hợp với

thành phần quản lý sự kiện của reader.

2.3.4. Antenna subsystem

Anten phụ bao gồm giao diện và logic giúp reader RFID giao tiếp với tag RFID và

điều khiển các anten vật lý.

2.4.Phân loại Reader

2.4.1. Phân loại theo giao diện của Reader

Cũng như tag, reader cũng có thể được phân loại bằng hai tiêu chuẩn khác nhau. Tiêu

chuẩn đầu tiên là giao diện mà reader cung cấp cho việc truyền thông. Trong tiêu chuẩn này,

reader có thể được phân loại ra như sau:

Serial

Network

Serial reader sử dụng liên kết nối tiếp để truyền trong một ứng dụng. Reader kết nối đến

cổng nối tiếp của máy tính dùng kết nối RS-232 hoặc RS-485. Cả hai loại kết nối này đều có

giới hạn về chiều dài cáp sử dụng kết nối reader với máy tính. RS-485 cho phép cáp dài hơn

RS-232

Ưu điểm của serial reader là có độ tin cậy hơn network reader. Vì vậy sử dụng reader loại

này được khuyến khích nhằm làm tối thiểu sự phụ thuộc vào một kênh truyền.

Nhược điểm của serial reader là phụ thuộc vào chiều dài tối đa của cáp sử dụng để kết nối

một reader với một máy tính. Thêm nữa là thường thì trên một máy chủ thì số cổng nối tiếp bị

hạn chế, có thể phải cần nhiều máy chủ (nhiều hơn số máy chủ đối với các network reader) để

kết nối tất cả các serial reader. Một vấn đề nữa là việc bảo dưỡng nếu phần mềm hệ thống cần

được cập nhật chẳng hạn, nhân viên bảo dưỡng phải xử lý mỗi reader. Tốc độ truyền dữ liệu

nối tiếp thường thấp hơn tốc độ truyền dữ liệu mạng. Những nhân tố này dẫn đến chi phí bảo

dưỡng cao hơn và thời gian chết đáng kể.


Page 30

Network reader kết nối với máy tính sử dụng cả có dây và không dây. Thực tế, reader

hoạt động như thiết bị mạng. Tuy nhiên, chức năng giám sát SNMP (Simple Network

Management Protocol) chỉ sẵn có đối với một vài loại network reader. Vì vậy, đa số reader

loại này không thể được giám sát như các thiết bị mạng chuẩn

Ưu điểm của network reader là không phụ thuộc vào chiều dài tối đa của cáp kết nối reader

với máy tính. Sử dụng ít máy chủ hơn so với serial reader. Thêm nữa là phần mềm hệ thống

của reader có thể được cập nhật từ xa qua mạng. Do đó có thể giảm nhẹ khâu bảo dưỡng và

chi phí sở hữu hệ thống RFID loại này sẽ thấp hơn

Nhược điểm của network reader là việc truyền không đáng tin cậy bằng serial reader. Khi

việc truyền bị rớt, chương trình phụ trợ không thể được xử lý. Vì vậy hệ thống RFID có thể

ngừng lại hoàn toàn. Nói chung, reader có bộ nhớ trong lưu trữ các lần đọc tag. Chức năng

này có thể làm cho việc chết mạng trong thời gian ngắn đỡ hơn một ít.

2.4.2. Phân loại dựa trên tính chuyển động của Reader

Việc phân loại theo chuyển động này gồm:

Cố định một chỗ ( stationary)

Cầm tay (hand-held)

3. Cơ chế truyền dữ liệu giữa thẻ và Reader.

Tùy thuộc vào loại thẻ việc truyền giữa thẻ và reader có thể theo một trong những cách

sau đây:

- Điều chế tán xạ ngược (Modulated backscatte).

- Kiểu máy phát

Khái niệm trường xa (far-field) và trường gần (near-field):

Phạm vi giữa antenna reader và một bước sóng của RF được phát bưởi antenna được gọi

là trường gần. Phạm vi ngoài bước sóng của RF đã phát từ antenna của reader được gọi là

trường xa. Các hệ thống RFID thụ động hoạt động ở tần số LF và HF sử dụng việc truyền

thông trường gần trong khi băng tần UHF và sóng vi ba sử dụng trường xa. Cường độ tín

hiệu trong truyền thông yếu đi lập phương khoảng cách từ antenna của reader. Cho nên truyền

thông trường xa được kết hợp đọc dài hơn trường gần

Việc đọc và ghi thẻ trường xa mất nhiều thời gian hơn việc đọc thẻ trong cùng điều kiện

vì hoạt động ghi gồm nhiều bước, bao gồm việc xác minh ban đầu , xóa dữ liệu còn tồn tại


Page 31

trên thẻ,ghi dữ liệu mới lên thẻ , và giai đoạn xác minh lần cuối. Thêm nữa là việc ghi dữ liệu

lên thẻ là theo khối gồm nhiều bước

Vì vậy, việc đọc ghi thẻ có thể mất vài chục giây mới hoàn thành cùng với việc tăng kích

thước dữ liệu . Ngược lại, có một số thẻ được đọc trong khoảng thời gian này với cùng reader.

Việc ghi thẻ là một quá trình dễ bị ảnh hưởng do đó nên đặt thẻ gần reader hơn là khoảng

cách khi quét thẻ mặc dù nó vẫn nằm trong vùng phủ sóng của antenna. Việc đặt gần cho

phép antenna của thẻ có thể nhận đủ năng lượng từ antenna của reader để cấp nguồn cho vi

mạch của nó giúp nó thực hiện các lệnh ghi. Nhu cầu năng lượng đối với quá trình ghi

thường cao hơn quá trình đọc.

Hình II. 23: Cơ chế truyền ở trường gần và trường xa của reader

3.1.Kiểu tán xạ ngược

Việc truyền theo kiểu điều chế tán xạ ngược áp dụng cho cả hệ thống thẻ thụ động và

bán tích cực . Trong kiểu truyền thông này reader gửi đi tín hiệu RF sóng liên tục (continous

wave CW) gồm có nguồn AC và tín hiệu xung cho thẻ cùng tần số sóng mang (carrier

frequency- tần số mà reader hoạt động ).Nhờ việc kết nối (nghĩa là cơ chế truyền năng lượng

giữa reader và thẻ) mà antenna của thẻ cấp nguồn cho vi mạch. Thẻ thụ động nhận năng

lượng từ tín hiệu của reader. Vi mạch cần 1.2V từ tín hiệu của reader để thực hiện việc đọc

việc đọc .Còn đối với việc ghi thì vi mạch cần khoảng 2.2V của reader. Hiện nay vi mạch

điều chỉnh, thay đổi tín hiệu nhập thành một chuỗi mô hình mở , tắt trình bày dữ liệu của nó


Page 32

và truyền nó trở lại. Khi reader nhận được tín hiệu đã điều chế nó giải mã mô hình và thu

được dữ liệu thẻ

Vì vậy, trong mô hình điều chế tán xạ ngược, reader luôn “talk” trước sau đó mới tới thẻ.

Thẻ sử dụng mô hình này không thể truyền khi không có reader vì nó phụ thuộc vào năng

lượng của reader để truyền dữ liệu của nó.

Hình II. 24.Cơ chế truyền kiểu tán xạ ngược của thẻ tích cực

Hình II. 25. Cơ chế truyền kiểu tán xạ ngược của thẻ thu động

3.2.Kiểu máy phát

Kiểu truyền này chỉ áp dụng cho thẻ tích cực. Trong kiểu truyền này,thẻ phát tán thông

điệp xung quanh môi trường với khoảng cách theo quy định, bất kể reader có mặt hay không

có mặt ở đó. Vì vậy trong kiểu truyền này thẻ luôn luôn “talk” trước reader

Có nhiều điều khiện khác nhau được xem xét khi lựa chọn loại mã thích hợp cho hệ thống

RFID. Điều quan trọng nhất là phổ của tín hiệu sau khi điều chế có khả năng truyền không

lỗi. Hơn nữa, trong trường hợp các transponder thụ động, năng lượng cung cấp không được

ngắt quãng bởi một mã không phù hợp.


Page 33

PHẦN III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG

1. READER VÀ TAG RFID

1.1.RFID READER RDM880

1.1.1. THÔNG SỐ CỦA RFID READER RDM880

Hình III. 1.RFID READER RDM880

Pin definition :


Page 34

Bảng III. 1.Thông số cơ bản của Reader RDM880.


Page 35

1.1.2. Các hàm điều khiển Reader RDM880.

Khi lập trình với MCU để điều khiển Reader không sử dụng được các hàm trong thư

viên ALL.DLL đính kèm,mà chúng ta điều khiển Reader thông qua các mã lệnh Hex.Ở đây

chúng em chỉ trình bày một vài lệnh cơ bản

Set Baudrate(0x81): thiết lập tốc độ baud cho reader

Lệnh gửi :

Data[0] : qui định tốc độ baud

0x00 : 9600 bps

0x01 : 19200 bps

0x02 : 38400 bps

0x03 :57600 bps

0x04 : 115200 bps

Hồi đáp : STATUS : 0x00 : Câu lệnh thực hiện tốt

Data[0] : giá trị tốc độ baud mới

Ví dụ :

Send Data： AA 00 02 81 01 82 BB

Response Data： AA 00 02 00 01 03 BB (19200,N,8,1)

REQA ( 0x03) : kiểm tra các thẻ trong vùng hoạt động

Lệnh gửi:

Data[0] : mode Request

0x26 : Request Idle

0x52 : Request All (Wake up all)

Hồi đáp: STATUS : 0x00 : Câu lệnh thực hiện tốt

Data[0...1] : 2 byte báo hiệu loại thẻ

Ví dụ:

Send Data ： AA 00 02 03 26 27 BB

Response Data： AA 00 03 00 04 00 07 BB

AnticollA ( 0x04 ): chống đụng độ

Hồi đáp: STATUS : 0x00 : Câu lệnh thực hiện tốt

Data[0] : cờ báo hiệu có nhiều thẻ

Data[1…4] : Serial Number(SNR) của thẻ

Ví dụ:


Page 36

Khí chỉ có một thẻ trong vùng :

Send Data： AA 00 01 04 05 BB

Response Data： AA 00 06 00 00 06 61 62 AE AD BB

Khi có nhiều hơn một thẻ trong vùng :

Send Data： AA 00 01 04 05 BB

Response Data： AA 00 06 00 01 06 61 62 AE AD BB

Ở đây “ 0x01” có nghĩa là có nhiều thẻ trong vùng.

SelectA( 0x05 ) : chọn thẻ

Lệnh gửi:

DATA[0..3]: Serial Number của thẻ được chọn

Hồi đáp: STATUS: 0x00 – OK

DATA[0..3]: Serial Number của thẻ được chọn

Ví dụ:

Send Data ： AA 00 05 05 86 69 F3 7F 63 BB

Response Data：AA 00 05 00 86 69 F3 7F 66 BB

MF_Read ( 0x20 ) : đọc dữ liệu từ một block

Lệnh gửi :

DATA[0]: Chế độ điều khiển

Bit0 : Request Mode. 0=Request Idle, 1 = Request All

Bit1 : Key Select. Select use KeyA or Key B for Authenticaiton

0=KeyA, 1=KeyB

DATA[1]: Số block muốn đọc ( tối đa 4 block)

DATA[2]: Địa chỉ của block đầu tiên muốn đọc.

DATA[3-8]: 6 byte key : FF FF FF FF FF FF

Hồi đáp:

STATUS: 0x00 : OK

DATA[0-3]: Card Serial Number

DATA[4..N] Dữ liệu đọc về từ thẻ.

Ví dụ :

Send Data：AA 00 0A 20 01 01 10 ff ff ff ff ff ff 3A BB

“01” đầu tiên : Request all và dùng key A để authentication.

“01” tiếp theo: chỉ đọc 1 block


Page 37

“10” : địa chỉ block cần đọc

“ff ff ff ff ff ff” là key A

Response Data： AA 00 45 00 16 0F F4 7F

00 00 00 00 00 00 FF 07 80 69 FF FF FF FF FF FF C6 BB

MF_Write ( 0x21 ) : ghi dữ liệu vào thẻ

Lệnh gửi:

DATA[0]: Chế độ điều khiển

Bit0 : Request Mode. 0=Request Idle, 1 = Request All

Bit1 : Key Select. Select use KeyA or Key B for Authenticaiton

0=KeyA, 1=KeyB

DATA[1]: Số block muốn ghi ( tối đa 4 block)

DATA[2]: Địa chỉ của block đầu tiên muốn đọc.

DATA[3-8]: 6 byte key : FF FF FF FF FF FF

Hồi đáp:

STATUS: 0x00 : OK

DATA[0-3]: Card Serial Number

Ví dụ:

Send Data： AA 00 1A 21 01 01 10 ff ff ff ff ff ff FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

FF FF FF FF 11 11 2B BB

“01” đầu tiên : Request all và dùng key A để authentication.

“01” tiếp theo: chỉ đọc 1 block

“10” : địa chỉ block cần đọc

“ff ff ff ff ff ff” là key A

“FF…….FF” dữ liệu được ghi vào thẻ.

Response Data：AA 00 05 00 CE 86 AE 67 84 BB


Page 38

1.1.3. Mạch giao tiếp RFID Reader RDM880

Hình III. 2.Sơ đồ mạch giao tiếp với Reader RDM880

Reader RDM800 giao tiếp theo chuẩn RS232.Để kết nối với Board STM32 ,cần thêm

mạch chuyển đổi RS232 sang TTL,phụ hợp với chuẩn kết nối của Board STM.

1.2.Thẻ RFID Mifare 13.56Mhz

Đây là một loại thẻ RFID thụ động ( passive RFID tag ),không cần nguồn cung cấp.

Giao tiếp RF theo chuẩn ISO/IEC 14443A

Tầm hoạt động lên đến 100mm ( tùy vào cấu trúc của anten đính kèm ).

Tần số hoạt động : 13,56Mhz

Dữ liệu truyền với tốc độ 108kbit/s

Có khả năng chống xung đột thẻ ( true anticollision)

Thời gian cho việc gán nhãn bình thường khoảng <100ms

Bộ nhớ tùy vào loại thẻ (thường được chia thành các sector và block):

Mifare s70 : 4 Kbyte

Mifare s50 : 8Kbit

Mifare ultralight : 512bit

Dữ liệu có thể được duy trì trong vòng 10 năm.

Có khả năng ghi 100.000 lần.

Bảo mật : hỗ trợ 3 loại mật mã truy cập ( ISO/IEC DIS9798-2)


Page 39

Hình III. 3.Thẻ Mifare

Sơ đồ khối :

Hình III. 4.Sơ đồ khối của thẻ Mifare

RF-Interface : bao gồm các khối :

Điều chế/giải điều chế.

Bộ tách sóng

Bộ tạo xung clock

Nguồn

Anticollision ( chống đụng độ thẻ ) : Nếu có nhiều thẻ trong vùng hoạt động

của hệ thống RFID thì chức năng của bộ trên sẽ cho phép ta truy cập chọn và

xử lý từng thẻ một mà dữ liệu không bị chồng chéo lên các thẻ khác.

Authentication (truy cập ): bất kì một ứng dụng nào muốn truy cập vào bộ nhớ

của thẻ đều phải thực hiện thủ tục xin phép truy cập đối với từng sector và

block.

Control and Arithmetic Logic Unit : ở đây dữ liệu sẽ được trả về ở những kiểu

đặc biệt và có thể tăng hay giảm dữ liệu bất kì.

EEPROM interface : khối giao tiếp với bộ nhớ của thẻ

Crypto unit :


Page 40

EEPROM ( bộ nhớ thẻ)

Cách sắp xếp bộ nhớ :

Thẻ Mifare s50: có 8192Bits EEPROM được chia thành 16sector,mỗi sector

gồm 4 block.Một block sẽ có 16 bytes

( 1 byte=8bit)

Hình III. 5..Cách sắp xếp bộ nhớ của thẻ MFs50

Thẻ Mifare s70: 4kByte EEPROM được sắp xếp thành 32 sectors với 4block

và 8 sector với 16 blocks.Một block bao gồm 16byte

Hình III. 6.Sơ đồ sắp xếp bộ nhớ thẻ MFs70


Page 41

1.3.Giao thức truyền thông giữa Reader – Thẻ

ANSWER TO REQUEST : sau khi nguồn của thẻ được bật(POR : Power On Reset) ,

thẻ sẽ trả lời yêu cầu,được gửi bởi reader cho tất cả các thẻ nằm trong vùng hoạt

động.

ANTICOLLISION LOOP:

Trong vòng lặp chống va chạm thì số serial của thẻ sẽ được đọc về.Reader muốn làm

việc với thẻ nào thì sẽ gửi lệnh chọn thẻ (Select Card) ( tương ứng với số serial của thẻ

đó) và những thẻ còn lại nằm trong vùng phủ sóng của reader sẽ chuyển sang chế độ

nghỉ , đợi tiếp lệnh chọn tiếp theo của Reader.

AUTHENTICATION :

Sau khi đã chọn thẻ, Reader muốn truy cập một vùng nhớ cụ thể sẽ phải làm thủ tục

xin phép truy cập.Nếu thành công thì reader có thể toàn quyền sử dụng vùng nhớ trên

thẻ cho những ứng dụng như : ghi,đọc,tăng giảm giá trị...

Hình III. 7.Sơ đồ quá trình Reader tương tác với thẻ


Page 42

2. Giới thiệu ARM Cortex–M3 ,board OPENCMX-STM3210D và board STM32ZET6

2.1 ARM Cortex–M3

Giải pháp Soc (System-on-chip) dựa trên bộ vi xử lý nhúng ARM được ứng dụng vào rất

nhiều thị trường khác nhau bao gồm các ứng dụng doanh nghiệp, các hệ thống ô tô, mạng gia

đình và công nghệ mạng không dây... Dòng vi xử lý ARM Cortex dựa trên một kiến trúc

chuẩn đủ để đáp ứng hầu hết các yêu cầu về hiệu năng làm việc trong tất cả các lĩnh vực trên.

ARM Cortex là dòng vi xử lý thế hệ mới 32 bit, được phát triển dựa trên kiến trúc của

dòng trước đó là ARMv7 và được thiết kế đặc biệt để đạt được hiệu suất cao trong các ứng

dụng nhúng cần tiết kiệm năng lượng và chi phí. Dòng Cortex có 3 phân nhánh chính: dòng A

dùng cho các ứng dụng cao cấp, dòng R dùng cho các ứng dụng thời gian thực, dòng M dùng

trong các vi điều khiển. Bộ vi xử lý Cortex-M3 là bộ vi xử lý ARM đầu tiên dựa trên kiến trúc

ARMv7-M. Được thiết kế hỗ trợ tập lệnh Thumb-2, tập lệnh này là pha trộn giữa tập lệnh 16

bit và 32 bit và hỗ trợ ngôn ngữ C để lập trình.

Những đặc điểm nổi bật của ARM Cortex-M3:

Được thiêt kế dựa theo kiến trúc Harvard ( bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu tách

biệt với nhau) và có nhiều bus để thực hiện các thao tác song song.

Truy cập dữ liệu ko xếp hàng giúp tăng hiệu quả sử dụng RAM nội, hỗ trợ việc đặt và

xóa bên trong 2 vùng 1M của bộ nhớ bằng phương pháp bit banding. Đặc điểm này giúp truy

cập hiệu quả đến các thanh ghi ngoại vi.

Đơn vị xử lý ngắt hỗ trợ ngắt lồng nhau ( nested interrupt unit ), hệ thống kiểm tra lỗi

( debug system ) và NVIC ( nested vector interrup controller ) cung cấp vector ngắt chuyên

dụng lên tới 240 nguồn ngắt từ ngoại vi, mỗi nguồn có thể được ưu tiên với các mức riêng

biệt.

Cortex hỗ trợ một timer 24 bit tự nạp lại giá trị, nó sẽ cung cấp một ngắt đều đặn.

Cortex M3 hỗ trợ cả 2 tập lệnh thumb 16 bit và thumb 32 bit. Lệnh 32 bit để tăng tốc

độ xử lý lệnh 16 bit để nén mã chương trình. Tập lệnh thumb-2 cải tiến 26% mật độ mã so với

tập lệnh ARM 32bit và 25% hiệu suất so với tập lệnh 16 bit, có thể thực hiện trong 1 chu kỳ

đơn và khả năng thực hiện phép chia phần cứng chỉ mất 2-7 chu kỳ.


Page 43

Hình III. 8.Sơ đồ khối tổng quan Cortex-M3

2.2 Dòng vi điều khiển STM32.

Những đặc điểm nổi trội của dòng ARM Cortex đã thu hút các nhà sản xuất IC, hơn 240

dòng vi điều khiển dựa vào nhân Cortex đã được giới thiệu. Không nằm ngoài xu hướng đó,

hãng sản xuất chip ST Microelectronic đã nhanh chóng đưa ra dòng STM32. STM32 là vi

điều khiển dựa trên nền tảng lõi ARM Cortex-M3 thế hệ mới do hãng ARM thiết kế. Lõi

ARM Cortex-M3 là sự cải tiến từ lõi ARM7 truyền thống từng mang lại thành công vang dội

cho công ty ARM.

ST đã đưa ra thị trường 4 dòng vi điều khiển dựa trên ARM7 và ARM9, nhưng STM32 là

một bước tiến quan trọng trên đường cong chi phí và hiệu suất (price/performance), giá chỉ

gần 1 Euro với số lượng lớn, STM32 là sự thách thức thật sự với các vi điều khiển 8 và 16-bit

truyền thống. STM32 đầu tiên gồm 14 biến thể khác nhau, được phân thành hai dòng: dòng

Performance có tần số hoạt động của CPU lên tới 72Mhz và dòng Access có tần số hoạt động

lên tới 36Mhz. Các biến thể STM32 trong hai nhóm này tương thích hoàn toàn về cách bố trí

chân (pin) và phần mềm, đồng thời kích thước bộ nhớ FLASH ROM có thể lên tới 512K và

64K SRAM. (Nhánh Performance hoạt động với xung nhịp lên đến 72Mhz và có đầy đủ các

ngoại vi, nhánh Access hoạt động với xung nhịp tối đa 36Mhz và có ít ngoại vi hơn so với

nhánh Performance).


Page 44

Hình III. 9.Kiến trúc của STM32 nhánh Performance và Access

Một vài đặc điểm nổi bật của dòng STM32:

STM32 là một vi điều khiển tiêu thụ năng lượng thấp và đạt hiệu suất cao: Nó có

thể hoạt động ở điện áp 2V, chạy ở tần số 72MHz và dòng tiêu thụ chỉ có 36mA với tất cả các

khối bên trong vi điều khiển đều được hoạt động. Kết hợp với các chế độ tiết kiệm năng

lượng của Cortex, STM32 chỉ tiêu thụ 2μA khi ở chế độ Standby. Một bộ dao động nội RC

8MHz cho phép chip nhanh chóng thoát khỏi chế độ tiết kiệm năng lượng trong khi bộ dao

động ngoài đang khởi động. Khả năng nhanh đi vào và thoát khỏi các chế độ tiết kiệm năng

lượng làm giảm nhiều sự tiêu thụ năng lượng tổng thể.

Sự an toàn: Ngày nay các ứng dụng hiện đại thường phải hoạt động trong môi trường

khắc khe, đòi hỏi tính an toàn cao, cũng như đòi hỏi sức mạnh xử lý và càng nhiều thiết bị

ngoại vi tinh vi. Để đáp ứng các yêu cầu khắc khe đó, STM32 cung cấp một số tính năng phần

cứng hỗ trợ các ứng dụng một cách tốt nhất. Chúng bao gồm một bộ phát hiện điện áp thấp,

một hệ thống bảo vệ xung Clock và hai bộ Watchdogs. Bộ đầu tiên là một Watchdog cửa sổ

(windowed watchdog). Watchdog này phải được làm tươi trong một khung thời gian xác

định. Nếu nhấn nó quá sớm, hoặc quá muộn, thì Watchdog sẽ kích hoạt. Bộ thứ hai là một

Watchdog độc lập (independent watchdog), có bộ dao động bên ngoài tách biệt với xung nhịp

hệ thống chính. Hệ thống bảo vệ xung nhịp có thể phát hiện lỗi của bộ dao động chính bên

ngoài (thường là thạch anh) và tự động chuyển sang dùng bộ dao động nội RC 8MHz.

Tính bảo mật: Bộ nhớ Flash của STM32 có thể được khóa để chống truy cập đọc

Flash thông qua cổng Debug. Khi tính năng bảo vệ đọc được kích hoạt, bộ nhớ Flash cũng

được bảo vệ chống ghi để ngăn chặn mã không tin cậy được chèn vào bảng vector ngắt. Hơn

nữa bảo vệ ghi có thể được cho phép trong phần còn lại của bộ nhớ Flash. STM32 cũng có

một đồng hồ thời gian thực và một khu vực nhỏ dữ liệu trên SRAM được nuôi nhờ nguồn pin.


Page 45

Khu vực này có một đầu vào chống giả mạo (anti-tamper input), có thể kích hoạt một sự kiện

ngắt khi có sự thay đổi trạng thái ở đầu vào này. Ngoài ra một sự kiện chống giả mạo sẽ tự

động xóa dữ liệu được lưu trữ trên SRAM được nuôi bằng nguồn pin.

Phát triển phần mềm: Nếu bạn đã sử dụng một vi điều khiển dựa trên lõi ARM, thì

các công cụ phát triển cho ARM hiện có đã được hỗ trợ tập lệnh Thumb-2 và dòng Cortex.

Ngoài ra ST cũng cung cấp một thư viện điều khiển thiết bị ngoại vi, một bộ thư viện phát

triển USB như là một thư viện ANSI C và mã nguồn đó là tương thích với các thư viện trước

đó được công bố cho vi điều khiển STR7 và STR9. Có rất nhiều RTOS mã nguồn mở và

thương mại và middleware (TCP/IP, hệ thống tập tin, v.v.) hỗ trợ cho họ Cortex. Dòng

Cortex-M3 cũng đi kèm với một hệ thống gỡ lỗi hoàn toàn mới gọi là CoreSight. Truy cập

vào hệ thống CoreSight thông qua cổng truy cập Debug (Debug Access Port), cổng này hỗ

trợ kết nối chuẩn JTAG hoặc giao diện 2 dây (serial wire-2 Pin), cũng như cung cấp trình điều

khiển chạy gỡ lỗi, hệ thống CoreSight trên STM32 cung cấp hệ thống điểm truy cập(data

watchpoint) và một công cụ theo dõi (instrumentation trace). Công cụ này có thể gửi thông tin

về ứng dụng được lựa chọn đến công cụ gỡ lỗi. Điều này có thể cung cấp thêm các thông tin

gỡ lỗi và cũng có thể được sử dụng trong quá trình thử nghiệm phần mềm.

2.2.1 BOARD OPENCMX STM3210D

2.2.1.1 Giới thiệu

Bộ vi xử lý ARM Cortex-M3 là thế hệ mới nhất của bộ xử lý ARM cho các hệ thống

nhúng. Nó được phát triển để cung cấp một nền tảng chi phí thấp, đáp ứng yêu cầu thực thi

của MCU với việc giảm số bóng bán dẫn trong lõi ARM Cortex dẫn tới tiêu thụ năng lượng

thấp và giảm giá thành vi xử lí, đồng thời cung cấp hiệu năng tính toán cao và một hệ thống

tiên tiến để đáp ứng ngắt. Bộ vi xử lý ARM Cortex-M3 32-bit RISC đạt hiệu suất cao hơn so

với ARM7TDMI-S.Dòng vi xử lý hiệu suất cao STM32F103 có một lõi ARM nhúng và do đó

nó tương thích với tất cả các công cụ và phần mềm cho ARM hiện đang có trên thị trường. Nó

là sự kết hợp của ARM Cortex-M3 CPU hiệu suất cao với rất nhiều thiết bị ngoại vi mở rộng

và các I/O cải tiến.

OPENCMX-STM3210D là board mạch phát triển với chi phí thấp cho vi điều khiển

STM32F103RCT6 dựa trên lõi ARM Cortex-M3 của STMicroelectronis. Board OPENCMX

mang đến giải pháp hoàn hảo cho sự phát triển ngoại vi USB. Tất cả các cổng vi điều khiển

có sẵn trên kết nối mở rộng.


Page 46

Một vài ứng dụng của board như : USB Mass Storage device, Audio class device, HID

mouse device, CDC Vitural com port device , CAN,……..

Hình III. 10.Hình ảnh thực thế board CMX-STM3210D

2.2.1.2 Đặc điểm chính

MCU: STM32F103RCT6 ARM 32 bit CORTEX M3™ có 256K Bytes Program

Flash, 48K Bytes RAM.

o 1x USB Device 2.0, 1x CAN, 2x I2C, 2x I2C, 3x SPI (18 Mbit/s).

o 3x ADC 12 bit, 2x DAC 12 bit, 5x UART, 8x TIMERS, 12x DMA, 2x WDT

(Independent và Window).

o 1x SysTick Timer (24 bit downcounter), 1x RTC, tần số hoạt động tối đa

72Mhz.

o Điện áp hoạt động 2.0-5,6V.

o Cổng debug có JTAG, SWD (Serial wire debug) và Cortex-M3 ETM

(Embedded Trace Macrocell).

ADC(đọc từ biến trở, cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, ghi âm qua microphone...

DAC(Audio: chơi nhạc file.wav)

GPIO (Led, Button...)

Nút Reset

I2C (giao tiếp với cảm biến nhiệt độ STLM75M2F...)

Buzze (dùng PWM để phát nhạc...)

USB (2.0 full speed)

RTC (lập lịch điện tử...)

LCD (kí tự 16x2)

MMC/SD/I2S


Page 47

CAN (2.0)

Power (lấy từ nguồn Adapter 7.5VDC hoặc USB)

JTAG chuẩn 20 chân, hoàn toàn tương thích với WIGGLER ARM JTAG, ULINK, và

JLINK ARM JTAG.

Đặc biệt hỗ trợ chơi nhạc, ghi âm thông qua jack cắm audio, microphone.

Kích thước : 131.52 x 103.51mm (5.172 x 4.073").

2.2.1.3 Sơ đồ khối của board OPENCMX

Board OPENCMX-STM3210D được thiết kế dựa trên STM32F103RCT6 với 64 chân

dạng đóng gói LQFP. Hình sau mô tả sơ đồ khối kết nối các vi điều khiển với các thiết bị

ngoại vi bên ngoài.(Sơ đồ nguyên lý chi tiết của board sẽ được đính kèm trong phần phụ lục).

Hình III. 11.Sơ đồ khối board CMX-STM3210D

Nguồn cung cấp cho mạch:

Board OPENCMX- STM3210D được cấp nguồn theo 2 cách:

Sử dụng nguồn thông qua cổng usb.

Hoặc qua adapter ngoài.

Để lựa chọn nguồn ta điều chỉnh chân J25


Page 48

Hình III. 12.Cách cung cấp nguồn cho board bằng Jumper 25

2.2.1.4 Một số điều cần lưu ý trong quá trình lập trình.

Vì đặc thù của chương trình chỉ sử dụng một phần nhỏ trong rất nhiều các ứng dụng của

board OPENCMX chủ yếu là USART1, USART2, lập trình Timer, ngắt và thứ tự của ngắt.

Cách thiết lập và cài đăt như sau: trình bày đôi chút về cách thiết lập và cài đặt các phần trên.

Bộ thư viện chuẩn CMSIS.

CMSIS-Cortex Microcontroller Software Interface Standard là chuẩn được đặt ra bởi các

nhà sản xuất phần cứng và phần mềm nhằm tạo nên một chuẩn phần mềm được chấp thuận

rộng rãi trong công nghiệp.

Dễ dàng sử dụng và dễ dàng học, cung cấp các chuẩn giao tiếp cho các thiết bị ngoài vi,

hê điều hành thời gian thực và phần mềm hỗ trợ là mục tiêu chính của CMSIS. Ngoài ra

CMSIS cũng tương tích với các trình biên dịch phổ biến hiện nay như GCC, IAR, Keil…

CMSIS bao gồm những thành phần chính:

Peripheral Register and Interrupt Definitions: một sự liên kết, giao diện ổn

định cho thanh ghi ( registers) và ngắt ( interrupts)

Core Peripheral Functions: những hàm truy cập chuẩn cho từng loại ứng dụng

tính toán cụ thể của core cortex M3 và các thiết bị ngoại vi

DSP Library: những thuật toán tối ưu cho việc xử lý số tín hiệu.

System View Description(SVD): tập tin XML mô tả những thiết bị ngoại vi và

việc sử lý ngắt.


Page 49

Hình III. 13.Sơ đồ các thành phần của thư viện CMSIS

Bộ điều khiển vector ngắt lồng nhau (NVIC)

NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) là thành phần tích hợp của bộ vi xử lý

Cortex-M3 có khả năng xử lý ngắt rất linh hoạt và nhanh chóng. Trong cài đặt chuẩn, nó cung

cấp một NMI (Non-Maskable Interrupt) và 32 ngắt vật lý đa dụng với 8 mức ưu tiên pre-

emption. Nó có thể được cấu hình từ 1 đến 240 ngắt vật lý với tối đa 256 mức độ ưu tiên.

Bộ vi xử lý Cortex-M3 sử dụng một bảng vector có thể tái định vị được, dùng để chứa địa

chỉ của hàm xử lý ngắt. Khi nhận một ngắt, bộ xử lý sẽ lấy địa chỉ từ bảng vector thông qua

bus chương trình. Bảng vector ngắt được đặt ở địa chỉ 0 khi reset, nhưng có thể được di chyển

đến vị trí khác bằng cách lập trình một thanh ghi điều khiển.

NVIC hỗ trợ ngắt lồng nhau, cho phép một ngắt được xử lý trước một ngắt khác dựa trên

mức độ ưu tiên. Nó cũng hỗ trợ cấu hình mức ưu tiên động cho các ngắt. Độ ưu tiên có thể

được thay đổi bằng phần mềm trong thời gian chạy (run time). Các ngắt đang được xử lý đều

bị khóa cho đến khi hàm xử lý ngắt hoàn thành, do đó, độ ưu tiên của ngắt có thể thay đổi mà

không cần lo đến chuyện trùng lặp.

Trong trường hợp các ngắt nối đuôi nhau, các hệ thống cũ sẽ lặp lại hai lần việc lưu trạng

thái hoàn hành và khôi phục, dẫn đến độ trễ cao. Bộ vi xử lý Cortex-M3 đơn giản hóa việc

chuyển đổi giữa các ngắt đang hoạt động và đang chờ bằng cách cài đặt công nghệ tail-

chaining trong phần cứng NVIC. Tail-chaining đạt độ trễ thấp hơn nhiều bằng cách thay thế

chuỗi các thao tác pop và push vốn mất hơn 30 chu kỳ xung nhịp bằng một thao tác nạp lệnh

đơn giản chỉ mất 6 chu kỳ. Trạng thái bộ vi xử lý được tự động lưu khi ngắt bắt đầu được xử


Page 50

lý và phục hồi ngay khi kết thúc, ít chu kỳ hơn so với việc thực thi bằng phần mềm, nâng cao

hiệu suất đáng kể ở hệ thống hoạt động dưới 100MHz.

Hình III. 14.Cách thức thực hiên tail-chaining khi có nhiều ngắt xảy ra đồng thời

Việc thiết lập NVIC trên STM32 đã được đơn giản hóa rất nhiều với bộ thư viện chuẩn

CMIS.Ta sẽ qui định thứ tự ưu tiên của các loại ngắt cụ thể dựa vào việc thiết lập các giá trị

preemption priority và subpriority.

Hình III. 15.Cách thiết lập NVIC

Ý nghĩa của các thông số sẽ được miêu tả ở bảng bên dưới :


Page 51

Bảng III. 2.Cách thiết lập các giá trị pre-emption và subpriority theo Priority Group

Timer

Đặc điểm chính :

Bộ đếm auto-reload 16-bit up,dow,up/dow.

Giá trị prescaler 16-bit có thể được thay đổi bằng phần mềm để chia xung

clock cho counter.

Có 4 kênh không phụ thuộc được thiết kế cho:

o Ghi nhận giá trị đầu vào.

o So sánh giá trị đầu ra

o Tạo xung PWM

Tạo ngắt / DMA theo sự kiện.

Việc thiết lập giá trị cho timer cũng được thực hiện khá dễ dàng với thư viện chuẩn

CMSIS

Bảng III. 3.Thiết lập giá trị cho Timer 2-100ms

Có 3 giá trị cần quan tâm khi thiết lập cho Timer. Đó chính là TIM-Period,

TIM_Prescaler, TIM_ClockDivision . Ngoài ra cũng phải config để biết chính xác giá trị

xung clock cung cấp cho Timer.


Page 52

Hình III. 16.Sơ đồ cây CLOCK cho STM32RD

Ở đây các giá trị prescaler ( AHB Prescaler , APB1 Prescaler, APB2 Prescaler) sẽ

được dùng để chia xung clock chính hệ thống ( SYSCLK=722Mhz) thành các clock cho

AHB, APB1(low-speed), APB2(high-speed) nhằm phù hợp với từng loại ứng dụng cụ

thể.Việc thiết lập trên sẽ có thể được lập trình dựa vào các hàm trong thư viện CMSIS.

TIM2,3,4,5,6,7,12,13,14 thuộc APB1(Low Speed) được cung cấp clock từ PCLK1

nên để thiết lập được xung clock cho Tim2 ta phải thiết lập PCLK1. Cụ thể ở đây dòng lệnh:

Hình III. 17.Thiết lập clock cho APB1 và TIM2

PCLK1=HCLK/16=72MHz/16=4,5MHz ( AHB1 Prescaler =16#1)

Nên TIM2 CLK = PCLK1x2 = 9MHz

Vậy đã thiết lập xong TIM2 CLK. Xác đinh các giá trị TIM_Period, TIM_Prescaler,

TIM_ClockDivision bởi công thức sau:

Bảng III. 4.Công thức tính thời gian đếm TIMER

Ví dụ trên :

USARTx


Page 53

Tính năng chính :

Chế độ truyền full-duplex, không đồng bộ.

Truyền theo chuẩn NRZ ( Mark/Space).

Có thể tạo ra tốc độ baud một cách chi tiết chính xác lên đến 4,5Mbps

Có thể lập trình kiểu kí tự truyền ( 8 hay 9bits, 1 hay 2 stop bit).

Hỗ trợ clock truyền cho việc truyền đồng bộ.

Tương tích với các loại SmartCard

Truyền thông halp-duplex trên 1 dây.

Thiết lập bit cho việc truyền và nhận một cách độc lập.

Các cờ ( flag ) hỗ trợ việc truyền nhận dữ liệu:

o Cờ báo buffer nhận đầy.

o Cờ báo buffer phát rỗng.

o Cờ báo kết thúc việc truyền dữ liệu.

Kiểm tra Parity

10 nguồn ngắt có thể được tạo ra trong quá trình truyền nhận dữ liệu

Hỗ trợ truyền thông multiprocessor

Thiết lập USART:

Một kết nối với một thiết bị khác cho việc truyền nhận dữ liệu phải có ít nhất 3 chân :

Rx(Receive Data Input), Tx(Transmit Data Output), GND. Đối với từng USART khác nhau

thì các chân này được quy định khác nhau.

USART 1 USART 2

Rx GPIOA-pin10 GIOA-pin3

Tx GPIOA-pin9 GPIOA-pin2

Bảng III. 5.Quy định Pin cho các USART

Việc thiết lập các thông số đối với USART như tốc độ baud, kiểu dữ liệu truyền, chân Tx,

Rx, ….sẽ được thực hiện tương đối đơn giản trong KeilC với bộ thư viện chuẩn CMSIS. Cụ

thể như sau:


Page 54

Bảng III. 6.Cách thiết lập USART

2.2.2 BOARD STM32F103ZET6

Với mục đích hiển thị,chúng em sử dụng thêm Board STM32F103ZET6 .Về cơ bản,lập trình

cho Board này tương tự Board OPENCMX STM3210D,chỉ thay đổi một vài thông số nho

nhỏ.Sau đây là các thông số và tính năng cơ bản của Board STM32F103ZET6 :

Hình III. 18. Board STM32F103ZET6


Page 55

o STM32 là sự phát triển board cơ bản dựa trên STMicroelectronics (ST) đã giới thiệu

loạt cao nhất của ARM CORTEX M3 như các thành phần cốt lỗi STM32F103ZET6

o Màn hình LCD 3,2" TFT-module

o ARM Cortex-M3, 512KB FLASH, 72MHz, 3,2" TFT-module

o CPU: STM32F103ZET6; (LQFP144-pin, tích hợp trên chip nhớ 512K., 64KRAM,

12Bit A / D, D / A; PWM, CAN, USB, SDIO, FSMC và các nguồn tài nguyên khác.

o Ngoài ra board 512K SRAM, 2M NOR FLASH (trên board hỗ trợ lớn nhất cho

SRAM 1024k, 16 triệu cho NOR FLASH)

o Bề mặt board có 256M NAND FLASH mở rộng để đáp ứng màu sắc phong phú của

việc lưu trữ hình ảnh, hình thức lưu trữ dữ liệu, các ứng dụng quản lý tài liệu

o Với mô-đun màu 2,8-inch TFT màn hình thật sự cảm ứng hoặc màu sắc trung thực 3,2

inch màn hình TFT cảm ứng mô-đun (người sử dụng lựa chọn), FSMC kiểm soát, mô-

đun cấu hình màu cảm ứng ADS7843 (hoặc RSM1843 thay vào đó) điều khiển, hỗ trợ

thẻ SD (SPI chế độ) có thể được sử dụng để lưu trữ hình ảnh, hỗ trợ của AT45DBxxx

của một FLASH dữ liệu (có thể được sử dụng để lưu trữ).

o Giao tiếp RS232,RS485,CAN,lập trình

SDIO,EEPROM,FLASH,SD,ADC,PWA,DAC,I/O

3. MẠNG RS485

3.1 Giới thiệu chuẩn RS485

Các nhà sản xuất máy tính đã chuẩn hoá giao tiếp cho cổng nối tiếp(cổng COM) là chuẩn

RS-232. Vào năm 1962 Hiệp hội các nhà Công Nghiệp Điện Tử (EIA) đã cho ban hành chuẩn

RS-232 áp dụng cho cổng nối tiếp. Các chữ RS được viết tắt từ Recommended Standard (Tiêu

chuẩn được đề nghị). Ghép nối qua cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232 là một trong những kỹ

thuật được sử dụng rộng rãi nhất để ghép nối các thiết bị ngoại vi với máy tính giữa các máy

tính với nhau. Qua cổng nối tiếp có ghép nối chuột, modem, bộ biến đổi AD, các thiết bị đo

lường, ghép hai máy tính…Số lượng và chủng loại các thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối

tiếp đứng hàng đầu trong số các khả năng ghép nối với máy tính.


Page 56

Tuy nhiên chuẩn RS-232 chỉ cho phép ghép nối một-một, do đó không thể áp dụng cho

mạng cần thiết kế. Việc chọn một chuẩn truyền thông khác là cần thiết, và sử dụng Chuẩn RS-

485 là chọn lựa hợp lí.

Mạng sử dụng chuẩn RS-485 rất đa dạng: ta có thể ghép nối các PC với nhau, hoặc giữa

PC với các Vi xử lí, hoặc bất kì thiết bi truyền thông nối tiếp bất đồng bộ nào. Khi so sánh với

Ethernet và những giao diện truyền thông theo những chuẩn khác thì giao diện RS-485 đơn

giản và giá thành thấp hơn nhiều.

Đối với một mạng Multi-network thực sự gồm nhiều mạch phát và nhận cùng nối vào

một đường dây bus chung, mỗi node đều co thể phát và nhận data thì RS485 đáp ứng cho yêu

cầu này. Chuẩn RS-485 cho phép 32 mạch truyền và nhận cùng nối vào đường dây bus (với

bộ lặp Repeater tự động và các bộ truyền nhận trở kháng cao,giới hạnh này có thể mở rộng

lên đến 256 node mạng). Bên cạnh đó RS-485 còn có thể chịu được các xung đột data và các

điều kiện lỗi trên đường truyền.

Một số ưu điểm của RS-485:

Giá thành thấp:

Các bộ điều khiển Driver và bộ nhận Receiver không đắt và chỉ yêu cầu cung cấp nguồn

đơn +5V để tạo ra mức điện áp vi sai tối thiểu 1.5V ở ngõ ra vi sai.

Khả năng nối mạng :

RS485 là một giao diện đa điểm, thay vì giới hạn ở hai đơn vị, RS-485 là giao diện có thể

cung cấp cho việc kết nối có nhiều bộ truyền và nhận. Với bộ nhận có trở kháng cao kết hợp

với bộ repeater, RS-485 có thể cho kết nối lên đến 256 node.

Khả năng kết nối:

RS-485 có thể truyền xa 1200m, tốc độ lên đến 10Mbps.Nhưng 2 thông số này không xảy

ra cùng lúc. Khi tốc độ truyền tăng thì tốc độ baud giảm. Ví dụ: khi tốc độ là 90Kbps thì

khoảng cách là 1200m, 1Mbps thì khoảng cách là 120m, còn tốc độ 10Mbps thì khoảng cách

lá 15m.

Sở dĩ, RS-485 có thể truyền trên một khoảng cách lớn là do chúng sử dụng đường truyền

cân bằng. Mỗi một tín hiệu sẽ truyền trên một cặp dây, với mức điện áp trên một dây là điện

áp bù (trái dâú ) với điện áp trên dây kia. Receiver sẽ đáp ứng phần hiệu giữa các mức điện

áp, được minh hoạ ở hình dưới:


Page 57

Hình III. 19.Đường truyền cân bằng.

Hình III. 20.Đường truyền không cân bằng.

Một thuật ngữ khác của đường truyền tín hiệu dạng này là vi sai tín hiệu.

Khi thực hiện trao đổi thông tin ở tốc độ cao, hoặc qua một khoảng cách lớn trong môi

trường thực, phương pháp đơn cực (single-ended) thường không thích hợp. Việc truyền dẫn

dữ liệu vi sai (hay tín hiệu vi sai cân bằng) cho kết quả tốt hơn trong phần lớn trường hợp. Tín

hiệu vi sai có thể loại bỏ ảnh hưởng do sự thay đổi khi nối đất và giảm nhiễu có thể xuất hiện

như điện áp chung trên mạng. Khi đường dây qua môi trường nhiễu, nhiễu tác động lên hai

dây là như nhau. Vì Receiver nhận tín hiệu bằng cách lấy chênh lệch áp giữa hai đường dây

(vi sai), nên nhiễu được tự động triệt tiêu. Ngược lại, RS-232 dùng dây bất cân bằng hay đơn

cực, bộ nhận đáp ứng theo sự khác biệt mức điện áp tín hiệu và đường dây đất dùng chung

(một giao diện bất cân bằng có thể có nhiều dây đất nhưng tất cả đều được nối lại với nhau).

Do đó tín hiệu nhận được ở Receiver là tín hiệu từ bộ Transmitter cộng với nhiễu và sụt áp

trên đường dây, điều này có thể làm cho dữ liệu mà Receiver đọc được bị sai lệch.

Một thuận lợi khác trên đường dây cân bằng là chúng tránh được (trong một giới hạnh nào

đó) sự chênh lệch điện thế trên dây đất giữa bộ truyền và bộ nhận. Trong một liên kết dài,

điện thế đất giữa bộ truyền và bộ nhận có thể chênh lệch nhau. Đối vối đường dây bất cân

bằng, điều này có thể làm bộ nhận đọc sai tín hiệu vào, nhưng đối với đường dây cân bằng, sự

chênh lệch này không ảnh hưởng gì bởi bộ nhận chỉ phân biệt mức logic trên đầu vào dựa vào

sự khác biệt giữa hai dây tín hiệu.


Page 58

Trên thực tế các linh kiện RS-485 chỉ chịu được sự chênh lệch điện áp giữa các đất trong

giới hạn chỉ định trong Datasheet. Một cách khác để khử hoặc giảm vấn đề điện áp đất này là

cách ly đường kết nối để điện thế đất của bộ truyền và bộ nhận không bị ảnh hưởng lẫn nhau.

Vì có khả năng chống nhiễu tốt như vậy nên chuẩn RS-485 có khả năng truyền dữ liệu

trên một khoảng cách xa. Chuẩn TIA/EIA-485 gọi hai đường dây vi sai là A và B. Tại bộ

truyền tín hiệu vào có mức logic TTL cao sẽ làm cho mức áp trên dây A dương hơn trên dây

B, và mức logic thấp sẽ làm cho điện áp trên dây B dương hơn dây A. Tại bộ nhận, nếu mức

áp trên dây A dương hơn dây B thì mức logic TTL sẽ xuất ra là cao, ngược lại là thấp.Tại bộ

nhận RS-485, tầm vi sai đầu vào A và B chỉ cần trên 0.2V (tức 200mV). Nếu áp tại A lớn hơn

B 0.2V thì bộ nhận sẽ hiểu đây là mức logic 1, ngược lại sẽ hiểu là mức logic 0. Nếu chênh

lệch giữa A và B nhỏ hơn 0.2V, mức logic sẽ không được xác định. Sự khác nhau về yêu cầu

điện áp tại bộ truyền và bộ nhận tạo ra độ giới hạn nhiễu khoảng 1.3V, tín hiệu vi sai có thể

méo dạng hoặc có xung nhiễu bằng 1.3V và tạo bộ nhận vẫn nhận được đúng mức logic. Giới

hạn nhiễu này tuy nhỏ hơn so với RS-232 nhưng ta nên nhớ rằng tín hiệu vi sai của RS-485 đã

được triệt tiêu phần lớn nhiễu từ khi mới bắt đầu.

3.2 Mạng truyền nhận RS485

Mạng RS-485 được thiết kế dựa trên giao thức chủ –tớ, hoạt động dựa vào chân điều

khiển RTS. Chân RTS có nhiệm vụ cho một node của mạng được phép truyền hoặc nhận.

Điều này làm cho mạng có thể dễ dàng tránh được sự xung đột đường truyền.

3.2.1 Mạch chuyển đổi RS-232 sang RS-485.

Rõ ràng là cổng Com của PC thực hiện truyền dữ liệu theo chuẩn RS-232, do đó ta phải

thực hiện một mạch chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485.

Mạch chuyển đổi này phải thoã mãn các yêu cầu sau:

Đáp ứng nhanh

Hoạt động tin cậy

Đơn giản, giá thành rẻ

Mạch thiết kế được dựa trên hai IC cơn bản là MAX 232 và SN75176B. Max 232 là IC

của hãng Maxim dùng để chuyển đổi tín hiệu từ chuẩn RS-232 sang TTL và ngược lại.

SN75176B dùng (của hãng Texas Intrument ) để chuyển đổi tín hiệu từ RS-485 sang TTL và

cũng như từ TTL sang RS-485. Ta có thể thay Max 232 bằng HIN 232CP, thay SN75176B

bằng Max 485, LTC 485 hay DS3695.


Page 59

Sơ đồ của Max 232 như dưới đây:

Hình III. 21. Sơ đồ của IC Max 232.

Khi sử dụng Max 232 cần lưu ý các đặc điểm sau: vì nó thực hiện chuyển đổi giữa

chuẩn RS-232 sang TTL cho nên áp ở đầu vào sẽ bị đổi mức ở đầu ra.Ví dụ: áp ra chân 14 là

+12V thì chân 11 (ngõ vào của chân 14) áp sẽ là 0V, ngược lại nếu tại chân 14 áp là -12V thì

tại chân 11 là +5V.

Nguyên lý hoạt động của mạch:

Tín hiệu RS-232 từ cổng Com của PC (chân 2,3,7) được đưa vào ngõ vào và ra RS-

232 của Max 232 (chân 14,8 và 13), ngõ ra và ngõ vào TTL của Max 232 (chân 11,9 và 12)

sẽ được đưa vào ngõ vào và ra TTL của SN75176B. Ngõ ra của SN75176B (chân 6 và 7) sẽ là

tín hiệu ở dạng thức RS-485.

Khi truyền dữ liệu thì đưa chân RTS lên mức cao, chân RE và DE của SN75176B sẽ

ở mức cao. RE ở mức cao sẽ cấm nhận, DE tích cực mức cao, do đó mạng ở trạng thái truyền

tín hiệu.

Khi nhận dữ liệu thì đưa chân RTS xuống mức thấp, chân DE ở mức thấp sẽ cấm

truyền, RE ở mức thấp sẽ cho phép nhận.

Với hoạt động của mạch chuyển đổi như trên thì mạng này chỉ truyền dữ liệu theo kiểu

half-duplex.

Mạch chuyển đổi cơ bản như sau:


Page 60

Hình III. 22. Nguyên lí mạch chuyển đổi RS-232 sang RS-485.

Điều khiển truyền nhận được thực hiện bằng chân RTS. Như vậy, khi PC cần truyền data,

nó sẽ kích chân RTS sao cho chân số 3 của SN75176B lên nức cao và bắt đầu thực hiện

truyền dữ liệu. Thực hiện truyền dữ liệu xong,chân số 2 của SN75176B sẽ được đưa xuống

mức thấp để chờ các tín hiệu trả về từ các Slave. Công việc sẽ được tiếp tục như vậy cho đến

khi kết thúc quá trình truyền nhận.

3.2.2 Mạch Chuyển đổi RS-485 sang TTL và ngược lại.

Hình III. 23. Sơ đồ của IC SN75176B.

SN75176B thực hiện việc chuyển đổi từ RS-485 sang TTL và ngược lại, cho nên việc

chuyển đổi từ TTL sang RS-485 và ngược lại rất đơn giản.

Như ở hình bên, chân 6 và 7 là 2 chân mang dữ liệu theo chuẩn RS-485. Chân 1 và 4

mang dữ liệu theo chuẩn TTL. Khi truyền dữ liệu TTL từ chân 4 (TXD) được chuyển đổi


Page 61

thành dạng RS-485 và truyền đi ở chân 6 và 7. Khi nhận dữ liệu từ chân 6 và 7 được chuyển

đổi thành TTL và đưa vào chân 1. Chân 2 Ĩ) là chân điều khiển việc nhận dữ liệu.Ġ tích cực

mức thấp. Chân 3 (DE) là chân điều khiển việc truyền dữ liệu, DE tích cực mức cao.

3.3 Hệ thống mạng RS485 thực tế

Mạng RS-485 được thiết kế hoạt động theo nguyên tắc Master-Slave(chủ -tớ ). Một trạm

chủ (Master) có trách nhiệm chủ động phân chia quyền truy nhập bus cho các trạm tớ Slave.

Các trạm tớ (Slave) đóng vai trò bị động, chỉ có quyền truy nhập bus và gởi tín hiệu đi khi có

yêu cầu. Trạm chủ dùng phương pháp hỏi vòng tuần tự theo chu kì để kiểm soát toàn bộ hoạt

động của cả hệ thống.

Hình III. 24. Sơ đồ giao thức Master/Slave.

Vì hoạt động diễn ra theo chu kì nên trạm chủ có trách nhiệm chủ động yêu cầu chủ động

yêu cầu dữ liệu từ trạm tớ và sau đó chuyển sang trạm tớ khác.

Phương pháp này có ưu điểm là việc kết nối các trạm tớ đơn giản,đỡ tốn kém bởi gần như

toàn bộ công việc điều khiển giao tiếp đều tập trung tại trạm chủ. Tuy nhiên, phương pháp

này có hiệu suất đường truyền thấp. Mặc dù vậy với yêu cầu trao đổi dữ liệu của đề tài thì mô

hình này là đủ hợp lí.


Page 62

Hình III. 25. Sơ đồ khối mạng thực tế.

Mặc dù tín hiệu được xác định bằng điện áp chênh lệch giữa hai dây dẫn A và B, không

có liên quan đến đất, hệ thống RS-485 vẫn cần một đường dây nối chung đất cho các trạm với

nhau. Đất này đơn thuần là điểm mass, nó không cần phải nối xuống đất thực sự. Một sai lầm

thường gặp là chỉ dùng hai dây để nối hai trạm. Nếu ngõ ra A và B là thực sự cân bằng, dòng

trên dây A sẽ đối ngược với dây B, nên triệt tiêu lẫn nhau. Nhưng trong thực tế, sự cân bằng

hoàn hảo là không tồn tại. Trong trường hợp như vậy, dòng tín hiệu sẽ tìm cách quay ngược

trở lại nguồn phát, bức xạ nhiễu ra môi trường xung quanh làm ảnh hưởng đến tính tương

thích điện từ của hệ thống. Việc nối đất sẽ tao ra một đường thoát có trở kháng nhỏ tại một vị

trí xác định, nhờ vậy giảm thiểu tác hại gây nhiễu.

Do tốc độ truyền thông và chiều dài dây dẫn có thể khác nhau rất nhiều trong các ứng

dụng, mạng RS-485 cần sử dụng trở đầu cuối tại hai đầu dây R5,R6. Sử dụng trở đầu cuối có

tác dụng chống các hiệu ứng phụ trong truyền dẫn tín hiệu, ví dụ sự phản xạ tín hiệu. Trở đầu

cuối được sử dụng có giá trị bằng trở kháng đặc tính của cáp truyền, thường được chọn từ 10İ

đến 12İ. Một sai lầm thường gây tác hại nghiêm trọng là dùng tải đầu cuối tại mỗi trạm. Ví dụ

đối với một mạng có 10 trạm thì trở kháng tạo ra do các trở đầu cuối mắc song song sẽ là 1Ĳ.

Trong trường hợp này hậu quả gây ra là dòng qua các trở đầu cuối sẽ lấn áp, các tín hiệu

mang thông tin tới các bộ thu sẽ suy yếu mạnh dẫn đến sai lệch hoàn toàn.


Page 63

Có nhiều phương pháp chặn đầu cuối. Ngoài việc dùng một trở nối hai chân A và B (gọi

là chặn song song), ta cũng có thể dùng một tụ C mắc nối tiếp với một điện trở (gọi là chặn

RC). Mạch RC này cho phép khắc phục nhược điểm của việc dùng điện trở nói trên. Trong

lúc tín hiệu ở giai đoạn quá độ, tụ C ngắn mạch và trở R sẽ chặn đầu cuối. Khi tụ C ngưng

dẫn thì sẽ ngăn chặn dòng một chiều, do đó sẽ không có sự giảm tải gây ra do mạch chặn đầu

cuối. Tuy nhiên hiệu ứng thông thấp của mạch RC làm giới hạn tốc độ truyền của mạch.

Hình III. 26. Các phương pháp chặn đầu cuối trong mạng RS-485.

Phương pháp Không chặn Song song Chặn RC Độ tin cậy

Tốc độ Thấp Cao Trung bình Cao

Chất lượng tín hiệu Kém Tốt Hạn chế Tốt

Tổn hao nguồn Thấp Cao Thấp Cao

Bảng III. 7.So sánh các phương pháp chặn đầu cuối.

Các điện trở phân cực nhằm mục đích giữ cho đường truyền luôn ở một trạng thái khi

đường truyền rỗi. Như trên sơ đồ, chân A được kéo lên nguồn và chân B được đưa xuống

mass, đường truyền luôn ở trạng thái bit 1, để hệ thống có thể nhận dạng bit START một cách

chính xác.

Phần mạch RS232->RS485:để hệ thống hoạt động full-duplex,chúng ta cần sử dụng

2 IC Max485,1 IC luôn ở chế độ nhân và 1 IC luôn ở chế độ truyền.Sơ đồ mạch thi công thực


Page 64

tế như sau:

Bảng III. 8. Mạch RS232->RS485.

Phần mạch RS485->SLAVE RFID:Reader RDM8800 được điều khiển trực tiếp bởi

Board STM32 qua USART2,còn USART1 được kết nối tới Bus RS485 qua mạch chuyển đổi

TTL->RS485.Trong phần mạch chuyển đổi TTL->RS485,1 IC485 luôn ở chế độ nhận,còn

IC485 còn lại được điều khiển chế độ truyền thông qua 1 GPIO của Board STM.Đồng thời

cũng sử dụng 1 GPIO của Board STM để tạo tín hiệu điều khiển khóa điện.


Page 65

Bảng III. 9. Mạch giao tiếp RDM880 với Board STM ,kết nối mạng RS485


Page 66

CHƯƠNG II :LẬP TRÌNH CHO CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG

1. LẬP TRÌNH CHO BOARD STM32

Trong phạm vi của đề tài,chúng em chỉ sự dụng những ứng dụng cơ bản của Board STM

như GPIO,USART,FLASH,LCD,Ngắt Interrupt…Chúng ta sử dụng Keil C 14.2 để lập trình

và nạp code qua Jlink.Bộ thư viên sử dụng để lập trình là bộ thư viên chuẩn V2.03.

Khi lập trình ta phải chú ý cấu hình cho các thành phần trên thì mới sử dụng được.Các

cấu hình cơ bản như sau:

1.1.Cấu hình hệ thống

1.1.1 Cấu hình cho GPIO

Sử dụng các GPIO để tạo các tín hiệu điều khiển truyên nhận dữ liệu trong mạng

RS485,điều khiển mở khóa cửa và các Led trên Board STM

Code :

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

/* Configure IO connected to LD1*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_15 ;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

1.1.2 Cấu hình cho USART

Ở đây chỉ sử dụng USART1 và USART2 dùng để truyền nhận dữ liễu giữa các thành phần

khác của hệ thống.Sau đây là cách cấu hình cho USART:

USART 1

o Configure PA2 for USART Tx as alternate function push-pull

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;


GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

o Configure PA3 for USART Rx as input floating


GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;


o USARTx 1 configured as follow:


Page 67

- BaudRate = 9600 baud

- Word Length = 8 Bits

- One Stop Bit

- No parity

- Hardware flow control disabled (RTS and CTS signals)

- Receive and transmit enabled;

USART 2

o Configure PA9 for USART Tx as alternate function push-pull


GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;



o Configure PA10 for USART Rx as input floating


GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;


o USARTx 2 configured as follow:

- BaudRate = 9600 baud

- Word Length = 8 Bits

- One Stop Bit

- No parity

- Hardware flow control disabled (RTS and CTS signals)

- Receive and transmit enabled

1.1.3 Cấu hình Ngắt Interrupt

Chúng ta cần phải xác đinh mức độ ưu tiên ngắt cho 2 USART của hệ thống.Dựa vào yêu

cấu của hệ thống,ta để USART 1 có mức độ ưu tiên cao hơn USART.Cụ thể,khi Board STM

đang điều khiển và xử lý dữ liệu đọc thẻ qua USART 2,nếu USART 1 xảy ra ngắt thì Board

sẽ xử lý tạm dựng công việc thực thi qua USART 2 để chuyển sang xử lý các lênh nhận đc từ

USART 1.Sau khi xử lý xong sẽ quay lại tiếp tục công việc trước khi ngắt xảy ra.

Cấu hình mức độ ưu tiên cho ngắt USART:

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);

Enable the USART 1 gloabal Interrupt


Page 68

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = 37;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = 38;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

1.2.Giải thuật chương trình cho Board STM

Chương trình chính:

Hình III. 27.Sơ đồ giải thuật cho Board STM


Page 69

Khi xảy ra ngắt USART :

Hình III. 28.Sơ đồ giải thuật cho Board STM


Page 70

2. Giao thức truyền thông trong mạng RS485

2.1 Xây dựng chuẩn Message

Mạng vi xử lí bao gồm một Master và các Slave và hoạt động theo phương pháp

Master/Slave.Master sẽ thực hiện công việc quản lí hoạt động của toàn bộ phần mạng này.

Master sẽ truyền địa chỉ và các yêu cầu cho Slave thứ nhất và chờ Slave đó đưa thông tin trả

về, sau đó tiếp tục thực hiện truyền địa chỉ cho các Slave tiếp theo. Như vậy, điều cần thiết là

các Slave phải biết khi nào là dữ liệu được dành cho nó. Nói chính xác hơn, ta phải xác định

phương pháp định địa chỉ cho mạng.

Dựa trên cơ sở chuẩn Modbus ,ta xây dựng cấu trúc Message ASCII trong mạng như sau:

Cấu trúc Message

Trường Mô tả

Device address Địa chỉ Slave :2 byte

Function code Mã lệnh thực thi :2 byte

Data Dữ liệu gửi xuống :4 byte

Error check Kiểm tra lỗi của Message:LRC

Bảng III. 10.Cấu trúc Message

Message ASCII

Ký tự ASCII 0...9 and A..F

Error check LRC Longitudinal Redundancy Check

Frame start character ':' 0x3A

Frame end characters CR/LF 0x0D /0x0A

Các Gap trong message 1 sec

Start bit 1

Data bits 8

Parity none

Stop bits 1

Bảng III. 11.Frame Message

2.2 Xây dựng các lệnh cơ bản


Page 71

Trong giới hạn của luận văn,chúng em chỉ xây dựng 1 số lệnh cơ bản,phục vụ cho hệ

thống quản lý nhân sự,chưa xây dựng nâng cao hệ thống với nhiều chức nẳng được.

Tên Lệnh

Mã Lệnh

Thực Thi

Load_Data 0x0101 Lưu 1 mã ID xuống bộ nhớ Flash

Delete_Data 0x0102 Xóa 1 mã ID trong bộ nhớ Flash

Polling 0x0103 Hỏi vòng dữ liệu đọc thẻ của các Slave

CheckSlave 0x0104 Kiểm tra kết nối của tất cả Slave có trong mạng

ErasePage0 0x0105 Xóa 1 trang dữ liệu (2kbyte) trong bộ nhớ Flash

Bảng III. 12.Tập lệnh trong mạng

3. Lập trình cho Master-PC

3.1 Giao diện chương trinh

Hình III. 29.Giao diện chương trình viết bằng C# 2010


Page 72

Yêu cầu :

+Visual Studio C# 2010.

+My SQL ODBC connecter 5.1

+My SQLyog.

+Driver Serial Port Com

+Connected to Internet

Trước khi sử dụng chương trình,chúng ta phải mở cổng Com và kết nối đến CSDL.Tất cả

dữ liệu nhân được đều được gửi đến CSDL tại địa chỉ 182.237.21.183 .

3.2 Giải thuật

Polling :

Hình III. 30.Giải thuật Polling -MasterPC

Bình thường chương trình sẽ ở chế độ Polling đến các Slave.Thời gian dành cho mỗi

Slave là 100ms,và được lặp lại sau khi hỏi các Slave còn lại.Đường truyền RS485 ở mỗi thời

điểm chỉ dành cho 1 Slave duy nhất.Như vậy nếu hệ thống có 10 Slave thì mất 1s để hoàn


Page 73

thành 1 chu kỳ hỏi.Và thời gian này chấp nhận được,tránh được đụng chạm dữ liệu giữa các

Slave.

Load Data :

Hình III. 31.Giải thuật LoadData

Khi Load 1 mã ID,Slave nhận và lưu ID đó vào bộ nhớ Flash,và ID hợp lệ đối với Slave

nhận được.

Check Slave :

Hình III. 32.Giải thuật Check Slave


Page 74

Master sẽ hỏi từng địa chỉ Slave biết trước,nếu có kết nối sẽ hiển thì “Connected”,ngược

lại sẽ thông báo “Not Connected”.Thời gian dành cho mỗi Slave để kiểm tra kết nối là

200ms.

4. Cơ sơ dữ liệu

Cở sở dữ liệu của hệ thống được đặt tại máy chủ có địa chỉ 182.237.21.183.Ở đó lưu trữ

toàn bộ mã giảng viên,hồ sơ cá nhân...Dữ liệu lấy được từ các Slave sẽ được Update/Insert

vào bảng time_emp thuộc database qlns của hệ thống.

Bảng III. 13.Database ID

Sau đó hệ thống chấm công sẽ xử lý dữ liệu từ bảng để đưa ra các báo cáo về thời gian ra

vào,đi trê,về sớm…..vvv.Và hiển thị trực tuyến tại qlns.vinaglobal.vn.Người xem nếu có

quyền đăng nhập vào web sẽ xem được toàn bộ hồ sơ nhân viên,thời gian ra vào ,đi làm của

các nhân viên.

Dưới đây là giao diện web quản lý nhân sự :


Page 75

Hình III. 33.Giao diện website nhân sự trực tuyến

Hệ thống quản lý nhân sự trên có những chức năng cơ bản sau:

Báo cáo nhân viên đi làm từng ngày: Thể hiện thông tin về nhân viên đi làm trong

ngày, nhân viên nghỉ việc trong ngày (lý do nghỉ).

Báo cáo giờ vào ra chi tiết: Báo cáo này thể hiện chi tiết giờ vào ra của nhân viên.

Báo cáo nhân viên đi muộn, về sớm: Thể hiện thông tin về số phút đi muộn/về sớm

từng ngày, tổng hợp số lần và tổng thời gian đi muộn/về sớm trong tháng cho từng

nhân viên.

Báo cáo chấm công tháng: Thể hiện thời gian làm việc trong từng ngày, tổng hợp

tổng số ngày làm việc, tổng số ngày nghỉ có lương, ngày nghỉ không lương, tổng số

giờ làm thêm, tổng số giờ làm chủ nhật, ngày lễ của từng nhân viên.

Báo cáo nhân viên mới theo từng tháng:

Báo cáo nhân viên thôi việc theo từng tháng:

Báo cáo tình hình nghỉ phép trong tháng, trong năm:

Các báo cáo khác theo yêu cầu……….


Page 76

Mô hình quản lý nhân sự của hệ thống :

Hình III. 34.Mô hình quản lý nhân sự.

Mô hình luồng dữ liệu :

Hình III. 35.Mô hình luồng dữ liễu DFD mức khung cảnh.


Page 77

Hình III. 36.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức đỉnh.


Page 78

Hình III. 37.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức dưới đỉnh chức năng 2.

Hình III. 38.Mô hình luồng dữ liệu DFD mức chức năng 3.


Page 79




Page 80

Một số Table Database trong cơ sở dữ liệu :

Time_emp

Ghi chú: lưu trữ chấm công vào ra của giảng viên

Employee

Ghi chú: lưu trữ thông tin giảng viên

Profile

Ghi chú: lưu trữ chi tiết thông tin giảng viên

Workoff

Ghi chú: lưu trữ ngày nghỉ phép của giảng viên

Employee_papers

Ghi chú: lưu trữ giấy tờ cá nhân của giảng viên


Page 81

Chức năng website quản lý nhân sự:

Quản trị:

Nhóm người dùng:

Người dùng:

Phân quyền:

HS Giảng Viên


Page 82

Thêm , sửa, xóa:


Page 83

Hồ sơ giảng viên:


Page 84

Ngày Nghỉ-Làm

Bảng chấm công

Đơn xin nghỉ phép


Page 85

Tiến trình lương

Chấm Công

Thiết lập giờ làm


Page 86

Danh sách giảng viên

Tăng Ca


Page 87

Bảng Lương

Cấu hình lương

Cấp cấu hình lương

Phiếu lương

Báo cáo


Page 88


Page 89

PHẦN IV : TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ

1. ĐÁNH GIÁ

Slave đọc dữ liệu khi có thẻ đưa vào.Thực thì và trả lời các lệnh gửi từ Master.

Kết nối thêm bớt Slave dễ dàng.

Polling hoạt động tốt,không mất dữ liệu,cập nhật dữ liệu đến cơ sơ dữ liệu đặt tại địa chỉ

182.237.21.183 thành công.

Hệ thống mạng RS485 hoạt động ổn đinh.

2. NHƯỢC ĐIỂM

Phải luôn kết nối Internet thì hệ thống mới hoạt đông tốt.Nếu mất kết nối thì dữ liệu khi

Polling được sẽ bị mất.

Slave được thi công từ Board STM nên hơi cồng kềnh.

3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Hoàn thiện hệ thống với nhiều chức năng hơn.

Phát triển đề tài có thể thi công các hệ thống khác như quản lý nhà xe,quản lý khách sạn…


Page 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO

GIÁO TRÌNH:

- RFID Handbook Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and

Identification 2E by Klaus Finkenzeller, John Wiley & Sons2003.

- How to Cheat at Deploying and Securing RFID.

- RFID Security and Privacy Concepts Protocols and Architectures Lecture Notes

Electrical Engineering.

- STM32F103xx Reference manual.

- RFID Handbook Applications Technology Security and Privacy.

- Kỹ thuật lập trình C#

TRANG WEB:

- http://www.dientuvietnam.net.

- http://www.vntelecom.org

- https://www.my.st.com/public.

- http://www.st.com/internet/mcu.

- http://www.st.com/STM32

- http://www.arm.vn/

http://www.dientuvietnam.net/

http://www.vntelecom.org/

https://www.my.st.com/public

http://www.st.com/internet/mcu

http://www.st.com/STM32

http://www.arm.vn/


Page 91

báo cáo pdf

Documents