ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFI

Trong thời đại khoa học công nghệ phát triển như vũ bão hiện nay, ngày càng có nhiều công nghệ mới được áp dụng vào thực tiễn. Tại Việt Nam, trong những năm gần đây đã xuất hiện và ứng dụng rộng rãi một công nghệ mới, đó là RFID (Radio Frequency Identification Nhận dạng tần số sóng vô tuyến).RFID nổi lên tại Việt Nam nhờ có sự hỗ trợ hữu hiệu từ công nghệ số và bán dẫn. Dự báo trong vòng từ 35 năm tới, một số lĩnh vực tiềm năng của RFID sẽ xuất hiện như thẻ thông minh (Smart card), chứng minh nhân dân, hộ chiếu điện tử (Epassport), ngành may mặc, lĩnh vực giày dép, đông lạnh, xuất khẩu nông sản, hệ thống giao thông công cộng, quản lý hành lý cho tổng công ty hàng không, chăn nuôi... Với những tính năng ưu việt của mình, hiện nay công nghệ RFID đã và đang được triển khai ngày càng nhiều trong các ứng dụng của cuộc sống. Với mục đích tìm hiểu phần nào công nghệ mới này để áp dụng vào lĩnh vực chăn nuôi, nhóm đã thực hiện đồ án “QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID”.Đề tài này ứng dụng những kiến thức đã được học về vi xử lý, hệ thống nhúng, truyền số liệu để thiết kế một hệ thống sử dụng công nghệ RFID. Mặc dù nhóm thực hiện đề tài đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đúng thời hạn nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong quý ThầyCô và các bạn sinh viên thông cảm. Nhóm thực hiện đề tài mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý ThầyCô và các bạn sinh viên.

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

Tp HCM, Ngày tháng năm 2014

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Trần Trung Hiếu MSSV: 10101043

Vũ Đức Duy MSSV: 10101023 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01

I TÊN ĐỀ TÀI: ‘‘QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID”

II NHIỆM VỤ

1 Các yêu cầu thực hiện, thông số của đề tài:

- Nghiên cứu kit vi điều khiển ARM STM32F103VET6, biết cách giao tiếp với các ngoại vi như: LED, phím nhấn, màn hình TFT 3.2 inch, thẻ nhớ SD…Biết cách giao tiếp máy tính

- Nghiên cứu module RDM 880, thẻ Tag RFID, nguyên lý đọc ghi dữ liệu bằng công nghệ sóng RFID cũng như giao tiếp với kit vi điều khiển ARM

STM32F103VET6

2 Các vấn đề tồn tại của ĐATN có liên quan đã thực hiện ở các khóa trước:

3 ĐATN giải quyết được vấn đề gì, tính mới, tính cải tiến, tính tối ưu:

- Nghiên cứu chip ARM STM32F103VET6 thế hệ mới

- Ứng dụng cụ thể vào module RDM 880 để đọc ghi dữ liệu trên thẻ Tag

i

4 Kết quả đạt được của ĐATN sau khi thực hiện: - Đã biết sử dụng kit ARM STM32F103VET6 giao tiếp được với một số ngoại vi, giao tiếp với máy tính, module RDM 880 và điều khiển đọc ghi dữ liệu trên thẻ Tag, - Lưu trữ dữ liệu trên thể nhớ SD Card - Đồ án thực hiện tương đối hoàn chỉnh

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths Nguyễn Văn Nga CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

ThS Nguyễn Văn Nga TS Nguyễn Thanh Hải

ii

Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp

Tp Hồ Chí Minh, Ngày tháng năm 2014

Tên đề tài: ‘‘QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID”.

1 Nghiên cứu phần cứng Kit STM32F103VET6.

3 Viết chương trình điều khiển các ngoại vi đơn giản:

LED, nút nhấn, màn hình TFT 3.2 inch

5 Nghiên cứu thẻ nhớ SD Card, chuẩn truyền SPI

7 Viết chương trình giao tiếp giữa Kit

STM32F103VET6 với thẻ nhớ SD Card

9 Nghiên cứu Module RDM 880, phương thức truyền

dữ liệu bằng RFID

11 Viết chương trình giao tiếp giữa Kit

STM32F103VET6 với Module RDM 880

13 Kết hợp giữa Kit STM32F103VET6, Module RDM

880 và thẻ nhớ SD Card

15 Hoàn thiện đồ án tốt nghiệp.

GV HƯỚNG DẪN(Ký và ghi rõ họ và tên)

ThS Nguyễn Văn Nga

iii

Trong thời đại khoa học công nghệ phát triển như vũ bão hiện nay, ngày càng cónhiều công nghệ mới được áp dụng vào thực tiễn Tại Việt Nam, trong những năm gần đây

đã xuất hiện và ứng dụng rộng rãi một công nghệ mới, đó là RFID (Radio FrequencyIdentification- Nhận dạng tần số sóng vô tuyến)

RFID nổi lên tại Việt Nam nhờ có sự hỗ trợ hữu hiệu từ công nghệ số và bán dẫn Dựbáo trong vòng từ 3-5 năm tới, một số lĩnh vực tiềm năng của RFID sẽ xuất hiện như thẻthông minh (Smart card), chứng minh nhân dân, hộ chiếu điện tử (E-passport), ngành maymặc, lĩnh vực giày dép, đông lạnh, xuất khẩu nông sản, hệ thống giao thông công cộng,quản lý hành lý cho tổng công ty hàng không, chăn nuôi

Với những tính năng ưu việt của mình, hiện nay công nghệ RFID đã và đang đượctriển khai ngày càng nhiều trong các ứng dụng của cuộc sống Với mục đích tìm hiểu phầnnào công nghệ mới này để áp dụng vào lĩnh vực chăn nuôi, nhóm đã thực hiện đồ án

“QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG VÀ RFID”.

Đề tài này ứng dụng những kiến thức đã được học về vi xử lý, hệ thống nhúng,truyền số liệu để thiết kế một hệ thống sử dụng công nghệ RFID Mặc dù nhóm thực hiện

đề tài đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đúng thời hạn nhưng chắc chắn sẽkhông tránh khỏi những thiếu sót, mong quý Thầy/Cô và các bạn sinh viên thông cảm.Nhóm thực hiện đề tài mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý Thầy/Cô và cácbạn sinh viên

Xin chân thành cảm ơn!

Vũ Đức Duy

iv

Trong suốt quá trình làm đồ án, nhóm thực hiện đã nhận được nhiều sự giúp đỡ và động viên từ Thầy Cô giáo và các bạn để đồ án hoàn thành đúng tiến

độ và đạt được những yêu cầu đã đề ra ban đầu.

Nhóm thực hiện trân trọng gởi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Thầy

NGUYỄN VĂN NGA, người đã có sự định hướng và tận tình hướng dẫn đề tài

trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.

Nhóm thực hiện cũng xin chân thành cảm ơn sự tận tình dạy dỗ và giúp đỡ của và các Thầy Cô trong Khoa Điện-Điện Tử trong hơn bốn năm qua

Cuối cùng, nhóm cũng chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các bạn cùng khoá trong quá trình làm đồ án và trong suốt thời gian học tại Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM.

Nhóm thực hiện đề tàiTrần Trung Hiếu

v

PHẦN I

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI MỞ ĐẦU iv

LỜI CẢM ƠN v

PHẦN II 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

I ĐẶT VẤN ĐỀ 3

II MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 4

III GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 4

IV ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 4

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

I CÔNG NGHỆ RFID 7

1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 7

2 HỆ THỐNG RFID 7

2.1 Các thành phần của một hệ thống RFID 7

2.2 Yêu cầu hệ thống RFID 13.56 Mhz 7

2.2.1 Đầu đọc ( Reader) 7

2.2.2 Phân loại mạch đọc 10

2.2.3 Cơ chế truyền cơ bản giữa thẻ và reader 10

2.3 Thẻ Tag 13

2.3.1 Giới thiệu 13

2.3.2 Mô tả chung các tính năng của thẻ Mifare 14

2.4 Truyền thông giữa thẻ RFID và bộ đọc 15

2.5 Phạm vi hoạt động 16

II VI ĐIỀU KHIỂN STM32 16

1 SƠ LƯỢC VỂ ARM, STM, CORTEX-M3 16

2 VI ĐIỀU KHIỂN STM 32 17

2.1 Bộ nhớ và kiến trúc Bus 18

2.1.1 Kiến trúc hệ thống 18

2.1.2 Cấu trúc bộ nhớ 19

2.2.2 AFIO 20

2.3 Ngắt và sự kiện 20

2.3.1 Cấu hình và sử dụng NVIC 20

2.3.2 Ngắt ngoại (EXTI) 21

2.4 Real Timer Clock (RTC) 21

2.5 SPI 21

2.6 USART 22

III HỆ THỐNG PHẦN CỨNG 25

1 KIT NHÚNG STM32F103VET6 25

2 MODULE RDM880 VÀ THẺ TAG MIFARE MF1 IC S50 26

2.1 Module RDM880 26

2.1.1 Sơ đồ chân 27

2.1.2 Đặc tính kỹ thuật Module RDM 880 27

2.1.3 Tiêu chuẩn ISO14443 A 28

2.2 Thẻ MIFARE MF1 IC S50 29

2.2.1 Giới thiệu 29

2.2.2 Các đặc tính kỹ thuật 30

2.2.3 Cấu trúc của thẻ 31

2.2.4 Các lệnh dùng để giao tiếp với thẻ Tag 32

2.2.5 Ba bước xác thực để truy cập vào bộ nhớ thẻ 33

3 LCD 35

4 THẺ NHỚ SD 38

4.1 Giới thiệu chung 38

4.2 Sơ đồ chân 39

4.3 Giao tiếp với SD Card bằng SPI 40

4.3.1 Lệnh của SD Card 40

4.3.2 Khởi tạo SD Card 42

4.3.3 Quá trình truyền dữ liệu giữa Host và SD Card 42

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 45

I LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 46

II THIẾT KẾ CHI TIẾT 47

1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 47

2 PHÂN TÍCH CÁC KHỐI 47

2.3 Thẻ Tag 48

2.4 Khối hiển thị 48

2.5 Khối lưu trữ 49

3 SƠ ĐỒ KẾT NỐI 49

3.1 Kết nối RDM880 với kit ứng dụng stm32f103vet6 49

3.2 Kết nối LCD với stm32f103vet6 50

3.3 Kết nối SD Card với stm32f103vet6 50

4 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 51

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ THI CÔNG 52

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN- HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 58

I KẾT LUẬN 59

1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 59

1.1 Về lý thuyết 59

1.2 Về thực hành 59

2 ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM HOÀN THÀNH 59

2.1 Ưu điểm: 59

2.2 Nhược điểm: 59

II HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 59

PHỤ LỤC 60

CHƯƠNG

Hình 2 1 Cấu trúc layout cơ bản của một reader 8

Hình 2 2 Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader 11

Hình 2 3 Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ thụ động 12

Hình 2 4 Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ bán thụ động 12

Hình 2 5 Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻ tích cực 13

Hình 2 6 Sơ đồ khối của một thẻ thụ động 14

Hình 2 7 Phương thức giao tiếp giữa thẻ Mifare và đầu đọc 15

Hình 2 8 Cấu trúc của VĐK Cortex-M3 17

Hình 2 9 Cấu trúc hệ thống 18

Hình 2 10 Giao diện USART 23

Hình 2 11 Hỗ trợ giao tiếp ở chế độ half-duplex trên một đường truyền 23

Hình 2 12 Giao tiếp smartcard 24

Hình 2 13 Hỗ trợ đồng bộ SPI 24

Hình 2 14 Hình ảnh thực tế của Kit 25

Hình 2 15 Cấu hình Kit 25

Hình 2 16 Module reader RDM 880 26

Hình 2 17 Sơ đồ chân RDM880 27

Hình 2 18 Hình ảnh thẻ Mifare 29

Hình 2 19 Thẻ mifare 1k cho tàu điện ngầm 30

Hình 2 20 Giao tiếp giữa thẻ tag và reader 30

Hình 2 21 Sơ đồ khối cấu trúc của thẻ 31

Hình 2 22 Cấu trúc bộ nhớ thẻ Mifare MF1 IC S50 31

Hình 2 23 Các bước giao tiếp giữa thẻ và reader 33

Hình 2 24 LCD 35

Hình 2 25 ADS7843 37

Hình 2 26 SD Card 38

Hình 2 27 Sơ đồ chân SD Card 39

Hình 2 28 Dạng sóng SCLK, DI, DO 40

Hình 2 29 Đọc một khối dữ liệu 43

Hình 2 30 Đọc nhiều khối dữ liệu 43

CHƯƠNG IIIY Hình 3 1 Sơ đồ khối của hệ thống quản lý vật nuôi 47

Hình 3 2 Kết nối RDM880 với vi điều khiển 49

Hình 3 3 Sơ đồ kết nối IC MAX3232 49

Hình 3 6 Lưu đồ giải thuật 51

CHƯƠNG I Hình 4 1 Các thành phần bên trong mô hình 53

Hình 4 2 Mô hình hoàn chỉnh (khi chưa cấp nguồn) 54

Hình 4 3 Màn hình chờ 55

Hình 4 4 Giao diện đọc khi không có thẻ 55

Hình 4 5 Giao diện khi có thẻ 56

Hình 4 6 Giao diện ghi khi có thẻ 56

Hình 4 7 Giao diện ghi khi không có thẻ 57

Hình 4 8 Giao diện bàn phím ảo trong quá trình ghi thông tin 57

Bảng 2 1 Mô tả chức năng các chân RDM880 27

Bảng 2 2 Đặc tính kỹ thuật RDM 880 27

Bảng 2 3 Các thông số theo tiêu chuẩn ISO14443 TYPE A 28

Bảng 2 4 Cấu trúc lệnh hỏi 28

Bảng 2 5 Cấu trúc lệnh đáp 28

Bảng 2 6 Tập lệnh theo tiêu chuẩn ISO14443 TYPE A 29

Bảng 2 7 Các lệnh dùng để giao tiếp với thẻ 32

Bảng 2 8 Ba bước xác thực khi giao tiếp với thẻ 34

Bảng 2 9 Chức năng các chân của LCD 35

Bảng 2 10 Các chế độ hoạt động của ILI9325 37

Bảng 2 11 Chức năng các chân của thẻ nhớ SD 39

Bảng 2 12 Mô tả khung lệnh 6 byte khi giao tiếp SD Card 41

Bảng 2 13 Một số lệnh thường gặp khi giao tiếp SD Card 41

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

I ĐẶT VẤN ĐỀ.

Thế kỷ 21 là thế kỷ của khoa học và công nghệ, lấy nền tảng từ những phát minh đột phá của thế kỷ 20, khoa học công nghệ thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã có những có nhiều thành tựu đáng ghi nhận

Nhằm phục vụ cuộc sống con người tốt hơn, công nghệ RFID đã được nghiên cứu và phát triển trên nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có hệ thống quản lý vật nuôi

Theo số liệu thống kê của Bộ Nông nghiệp Mỹ, đến năm 2007, khoảng 9% trong tổng

số bò nuôi lấy sữa ở Mỹ được đeo thẻ RFID Nhưng Bộ Nông nghiệp Mỹ cho rằng, tỷ lệ này tăng rất nhanh trong hai năm tiếp theo vì mức giá thẻ RFID rẻ, chỉ từ 2-3 đô-la Mỹ chomột thẻ Tổng chi phí đầu tư cho một hệ thống thẻ RFID như nói trên rẻ hơn 20 lần so với

hệ thống đọc do một công ty tư nhân độc quyền cung cấp Đó là chưa kể đến hệ thống thẻ RFID mới giúp mang lại hiệu quả quản lý đàn bò và sản lượng sữa cao hơn

Tại Việt Nam, vào tháng 11/ 2011, Bộ trưởng Bộ Khoa học và công nghệ Nguyễn Quân

đã trao quyết định phê duyệt dự án khoa học công nghệ “Thiết kế và chế tạo chip, thẻ, đầu đọc RFID và xây dựng hệ thống ứng dụng” cho ĐH Quốc gia TP.HCM Dự án có tổng kinh phí đầu tư gần 146 tỉ đồng, gồm ba đề tài lớn và hai dự án sản xuất thử nghiệm, được thực hiện trong bốn năm Điều đó chứng tỏ được lợi ích to lớn mà công nghệ này sẽ mang lại

Trong lĩnh vực quản lý vật nuôi, khi áp dụng công nghệ RFID, chúng ta có thể theo dõi tình trạng vật nuôi đến từng cá thể một cách chính xác, có hệ thống Điều này có ý nghĩa tolớn trong việc giám sát sức khỏe, tốc độ sinh trưởng, phòng tránh dịch bệnh kịp thời… Tuynhiên, tại Việt Nam hiện nay, tình hình áp dụng công nghệ RFID vào quản lý trang trại chăn nuôi còn ít, một phần vì công nghệ còn mới tại Việt Nam, cũng như giá thành đầu đọc thẻ còn cao…

Với mong muốn nắm bắt được công nghệ mới này vào quản lý vật nuôi ở Việt Nam,

nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài “QUẢN LÝ VẬT NUÔI BẰNG HỆ THỐNG NHÚNG

VÀ RFID” làm đề tài tốt nghiệp của mình.

Trong đề tài này, nhóm đã quyết định sử dụng Kit nhúng STM32F103VET6 làm khối điều khiển giao tiếp với người dùng Trong những năm gần đây, cũng như công nghệ

RFID thì hệ thống nhúng cũng phát triển rất mạnh bởi những ưu điểm của nó như nhỏ gọn,

dễ sử dụng, hiệu suất cao, tiêu hao ít năng lượng, điều khiển chính xác và ổn định Việc kếthợp giữa hệ thống nhúng với RFID sẽ giúp tạo ra được một hệ thống quản lý vật nuôi đáp ứng được những yêu cầu của đề tài

Thiết kế, thi công được một hệ thống quản lý vật nuôi bằng hệ thống nhúng và RFIDđơn giản, dễ sử dụng, hoạt động ổn định, tiến tới mục tiêu đưa vào sử dụng rộng rãi trongchăn nuôi Một số yêu cầu đối với bộ sản phẩm:

- Hoạt động ổn định trong thời gian dài trong môi trường thực tế

- Bộ sản phẩm có thiết kế gọn nhẹ, có tính thẩm mỹ cao Dễ dàng sửa chữa và thaythế linh kiện khi có sự cố và hư hỏng

- Giao tiếp với người dùng đơn giản, dễ dàng sử dụng, hỗ trợ nhiều loại thẻ khácnhau

- Tối ưu hóa các thành phần để giảm tối đa chi phí thi công

Trong phạm vi đề tài, hệ thống có thể đọc, ghi dữ liệu về các thông số của vật nuôi nhưcân nặng, tuổi (tháng), xuất xứ, chủng loại… lên thẻ Tag RFID, đồng thời lưu trữ được thông tin lên thẻ nhớ

Hiện nay trên thị trường có khá nhiều sản phẩm có chức năng đọc, ghi thẻ RFID, tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà mỗi sản phẩm có những đặc điểm và tính năng riêng biệt của nó Với mục tiêu đề ra ban đầu, nhóm thực hiện đề tài chỉ thiết kế sản phẩm có những chức năng cơ bản nhất của một hệ thống RFID ứng dụng trong chăn nuôi:

- Có thể đọc, ghi dữ liệu về các thông số của vật nuôi như tên, tuổi, cân nặng, xuất

xứ lên thẻ tag RFID

- Lưu trữ thông tin đã ghi vào thẻ lên thẻ nhớ SD để quản lí trên máy tính

- Tương tác với người dùng qua màn hình cảm ứng 3.2”

- Nhập thông tin để ghi vào thẻ dễ dàng qua bàn phím ảo trên màn hình cảm ứng

- Một số tính năng chưa có của bộ sản phẩm:

+ Không hỗ trợ giao tiếp với thiết bị đo cân nặng để ghi trực tiếp vào thẻ

+ Không hỗ trợ tính năng đọc, ghi nhiều thẻ cùng một lúc

Sau khi tìm hiểu thông tin về đề tài, cùng với những hiểu biết sẵn có và tìm kiếm thôngtin từ những đồ án các khóa trước đã thực hiện, nhóm thực hiện đề tài xác định các đốitượng cần nghiên cứu là:

- Vi điều khiển: kiến trúc ARM, các thông số kỹ thuật phù hợp với yêu cầu đề tài

- Hệ thống RFID: khái niệm về RFID, các đặc điểm của công nghệ RFID, các chế

độ kết nối, cách thức hoạt động

- Một số thiết bị ngoại vi để giao tiếp với vi điều khiển như: SD card, màn hình cảmứng…

Do điều kiện về môi trường nghiên cứu, nhóm em không có điều kiện làm việc trongcác phòng LAB với nhiều thiết bị hỗ trợ, do đó phương pháp nghiên cứu chủ yếu là:

- Tham khảo tài liệu: các đồ án liên quan đến đề tài mà các khóa trước đã thực hiện,tìm kiếm thông tin trên Internet

- Phương pháp mô phỏng kết hợp thực nghiệm: sử dụng phần mềm DEMO RFID giao tiếp thẻ RFID trên máy tính, sử dụng phần mềm Hercules để giả lập kết nối giữa vi điều khiển với máy tính

- Thực hiện kết nối vi điều khiển với module RFID trên thực tế

Chương I: Tổng quan 6

CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I CÔNG NGHỆ RFID

Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cho phép một thiết bị đọc thông

tin chứa trong chip không tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giaotiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy Công nghệ này cho ta phương pháp truyền nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác

Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để

truyền dữ liệu từ các tag (thẻ) đến các reader (bộ đọc) Tag có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet).

Reader scan dữ liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của tag.Chẳng hạn, các tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường

có thể nhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường

2 HỆ THỐNG RFID

2.1 Các thành phần của một hệ thống RFID.

Một hệ thống RFID 13.56 Mhz bao gồm: thẻ (tags), bộ đọc thẻ (tag readers), máy

chủ (servers), anten, và phần mềm ứng dụng (application software)

Mục đích của hệ thống là cho phép dữ liệu có thể được truyền bởi thiết bị lưu động, gọi

là thẻ, được đọc bởi bộ đọc RFID và xử lý theo những gì cần của ứng dụng cụ thể

2.2 Yêu cầu hệ thống RFID 13.56 Mhz.

2.2.1 Đầu đọc ( Reader)

Một reader là một module tần số vô tuyến (máy phát và máy thu) Ngoài ra, reader còn được kết nối với một giao diện bổ sung (RS232, RS485…) để chúng có thể chuyển dữ liệuđọc đến các hệ thống khác (PC, hệ thống điều khiển robot…)

Reader RFID được gọi là vật tra hỏi (interrogator), là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu cáctransponder tương thích Hoạt động ghi dữ liệu lên thẻ bằng reader được gọi là tạo thẻ.Quá trình tạo thẻ và kết nối thẻ với một đối tượng được gọi là đưa thẻ vào hoạt động(commissioning the tag)

Reader là hệ thần kinh trung ương của toàn hệ thống, phần cứng RFID thiết lập việctruyền với thành phần này và điều khiển nó, là thao tác quan trọng nhất của bất kỳ thực thểnào muốn liên kết với thực thể của phần cứng này

Một reader có cấu trúc layout như sau:

Hình 2 1 Cấu trúc layout cơ bản của một reader.

 Mạch điều khiển (có thể nó được đặt bên ngoài)

Máy thu nhận tín hiệu tương tự từ thẻ qua anten của mạch đọc để nó truyền thông vớithẻ tương thích với nó Nó thực hiện việc giải mã và kiểm tra lỗi tín hiệu nhận tương tựnhận từ máy thu

 Bộ nhớ

Bộ nhớ dùng lưu trữ dữ liệu như các tham số cấu hình reader và một bản kê khai các lầnđọc Vì vậy nếu việc kết nối giữa reader và hệ thống mạch điều khiển/phần mềm bị hỏngthì tất cả dữ liệu thẻ đã đọc không bị mất

 Các kênh nhập/xuất của các cảm biến, cơ cấu truyền động đầu từ và bảng tín hiệu điện báo bên ngoài.

Các reader hoạt động không liên tục, Reader chỉ làm việc khi có thẻ quét qua, do đóviệc bật reader suốt sẽ gây lãng phí năng lượng và ảnh hưởng đến chu kỳ làm việc củareader

Thành phần này cung cấp một cơ chế bật và tắt reader tùy thuộc vào các sự kiện bênngoài Có một số loại cảm biến như cảm biến về ánh sáng hoặc sự chuyển động để pháthiện các đối tượng được gắn thẻ trong phạm vi đọc của reader Cảm biến này cho phépreader bật lên để đọc thẻ Thành phần này cũng cho phép reader truy xuất cục bộ tùy thuộcvào một số điều kiện qua một bảng tín hiệu điện báo (chẳng hạn, báo bằng âm thanh) hoặc

cơ cấu truyền động đầu từ (chẳng hạn, mở hoặc đóng van an toàn, di chuyển một cánh tayrobot,…)

 Mạch điều khiển

Mạch điều khiển là một thực thể cho phép thực thể bên ngoài là con người hoặc chươngtrình máy tính giao tiếp, điều khiển các chức năng của reader, điều khiển bằng tín hiệuđiện báo và cơ cấu truyền động đầu từ kết hợp với reader này Thường thì các nhà sản xuấthợp nhất thành phần này vào reader (như phần mềm hệ thống (firm ware))

 Giao diện truyền thông

Thành phần giao diện truyền thông cung cấp các lệnh truyền đến reader, nó cho phéptương tác với các thực thể bên ngoài qua mạch điều khiển, để truyền dữ liệu của nó, nhậnlệnh và gởi lại đáp ứng Thành phần giao diện này cũng có thể xem là một phần của mạchđiều 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 nhấtnhưng 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 gắncác web server cho phép reader nhận lệnh và trình bày kết quả dùng một trình duyệt webchuẩn

 Nguồn năng lượng

Thành phần này cung cấp nguồn năng lượng cho các thành phần của reader Nguồnnăng lượng được cung cấp cho các thành phần này qua một dây dẫn điện được kết nối vớimột ngõ ra bên ngoài thích hợp

 Serial reader– Reader nối tiếp

Serial reader sử dụng liên kết serial để truyền với một ứng dụng Reader kết nối đếncổng serial của máy tính dùng kết nối tuần tự RS232 hoặc RS485 Cả hai loại kết nối nàyđều có giới hạn trên về chiều dài cáp sử dụng kết nối reader với máy tính Chuẩn RS485cho phép cáp dài hơn chuẩn RS232

Ưu điểm của serial reader là có độ tin cậy cao hơn network reader Vì vậy sử dụngreader 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 kếtnối một reader với máy tính Thêm nữa, thường thì trên một máy chủ thì số cổng serial bịhạn chế Tốc độ truyền dữ liệu serial thường thấp hơn tốc độ truyền dữ liệu mạng Nhữngnhân tố này dẫn đến chi phí bảo dưỡng cao hơn và thời gian chết đáng kể

 Network reader – Reader mạng

Network reader kết nối với máy tính sử dụng cả mạng dây và không dây Thực tế,reader hoạt động như thiết bị mạng

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

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

2.2.3 Cơ chế truyền cơ bản giữa thẻ và reader.

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

 Modulate backscatter – tán xạ điều chế

 Kiểu máy phát (transmitter type)

Trước khi nghiên cứu sâu vào loại truyền thông, ta phải hiểu được khái niệm near field(trường gần) và far field (trường xa).

Phạm vi giữa anten của reader và một bước sóng của sóng RF được phát bởi anten đượcgọi là near field Phạm vi ngoài bước sóng của sóng RF đã phát ra từ anten của reader gọi

là far field Các hệ thống RFID thụ động hoạt động ở băng tần LF và HF sử dụng việctruyền thông near field trong khi băng tần UHF và sóng vi ba sử dụng far field Cường độtín hiệu trong truyền thông near field yếu đi lập phương khoảng cách từ anten của reader.Trong far field, nó giảm đi bình phương khoảng cách từ anten của reader Cho nên truyềnthông far field được kết hợp với phạm vi đọc dài hơn truyền thông near field

Hình 2 2 Cơ chế truyền ở trường gần, trường xa giữa thẻ và reader.

Tiếp theo so sánh việc đọc thẻ và ghi thẻ Việc ghi thẻ mất nhiều thời gian hơn việc đọcthẻ trong cùng điều kiện vì hoạt động ghi gồm nhiều bước, bao gồm việc xác minh banđầu, xóa dữ liệu còn tồn tại trên thẻ, ghi dữ liệu mới lên thẻ Và giai đoạn xác minh lầncuối Thêm nữa là dữ liệu được ghi trên thẻ theo khối bằng nhiều bước Vì vậy việc ghi thẻ

có thể mất cả trăm giây mới hoàn thành cùng với việc tăng kích thước dữ liệu Ngược lại,

có một số thẻ có thể được đọc trong khoảng thời gian này với cùng reader Việc ghi thẻ làquá trình dễ bị ảnh hưởng cần đặt thẻ gần anten của reader hơn khoảng cách đọc tươngứng Việc đặt gần nhằm cho phép anten của thẻ có thể nhận được đủ năng lượng từ tín hiệuanten của reader để cấp nguồn cho vi mạch của nó giúp nó có thể thực thi các lệnh ghi.Nhu cầu năng lượng đối với quá trình ghi thường cao hơn quá trình đọc

 Modulated backscatter – điều chế tán xạ

Việc truyền modulater áp dụng cho cả thẻ thụ động và bán tích cực Trong kiểu truyềnthông này, reader gửi đi tín hiệu RF sóng liên tục (continuos wave – CW) gồm có nguồn

AC và tín hiệu xung cho thẻ cùng tần số sóng mang (carrier frequency – tần số mà readerhoạt động) Nhờ việc kết nối (nghĩa là cơ chế truyền năng lượng giữa reader và thẻ) màanten của thẻ cung cấp nguồn điện cho vi mạch Từ kích thích thường ám chỉ việc vi mạchcủa thẻ thụ động nhận năng lượng từ tín hiệu của reader để tự tiếp sinh lực Vi mạch cầnkhoảng 1.2V từ tín hiệu của reader để tiếp sinh lực đối với việc đọc Còn đối với việc ghithì vi mạch thường cần khoảng 2.2V từ tín hiệu của reader Hiện nay, vi mạch điều chỉnhthay đổi tín hiệu nhận thành một chuỗi mô hình mở, tắt trình bày dữ liệu của nó và truyền

nó trở lại Khi reader nhận tín hiệu đã điều chế, nó giải mã mô hình và thu được dữ liệuthẻ

Vì vậy trong mô hình truyền modulated backscatter, reader luôn “talks” trước sau đómới tới thẻ Thẻ sử dụng mô hình này không thể truyền khi không có mặt reader vì nó phụthuộc hoàn toàn vào năng lượng của reader để truyền dữ liệu của nó

Hình 2 3 Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ thụ động.

Hình 2 4 Cơ chế truyền modulated backscatter của thẻ bán thụ động.

 Kiểu máy phát.

Kiểu truyền này chỉ áp dụng cho thẻ tích cực Trong kiểu truyền này, thẻ phát tán thôngđiệp xung quanh môi trường với khoảng cách theo quy định, bất kể reader có hay không cómặt ở đó Vì vậy trong kiểu truyền này, thẻ luôn luôn “talks” trước reader

Hình 2 5 Cơ chế truyền kiểu máy phát của thẻ tích cực.

Hình 2 6 Sơ đồ khối của một thẻ thụ động

2.3.2 Mô tả chung các tính năng của thẻ Mifare.

 Truyền dữ liệu và năng lượng không tiếp xúc.

Trong sơ đồ kết cấu của thẻ Mifare, một con chíp MF1 IC S50 được kết nối với mộtvòng antenna và được gắn chìm vào một thân nhựa để tạo thành thẻ thông minh không tiếpxúc Không cần dùng Pin cho việc chuyền dữ liệu Khi thẻ Mifare được đặt trước antennacủa thiết bị đọc thẻ (Read Write Device – RWD), giao thức truyền dữ liệu RF tốc độ caocho phép truyền dữ liệu với tốc độ 106 kBit/s

 Lọc nhiễu

Tính năng lọc nhiễu thông minh cho phép thiết bị có thể hoạt động với nhiều hơnmột thẻ trong cùng một môi trường (Vd: Trong trường hợp người dùng để thẻ trong víchung với nhiều thẻ khác, tính năng lọc nhiễu cho phép đầu đọc thẻ đọc thẻ phù hợp).Thuật toán lọc nhiễu sẽ lựa chọn từng thẻ một và đảm bảo việc đọc/ghi dữ liệu trên thẻđược tiến hành một cách tuần tự và chính xác đối với thẻ được lựa chọn mà dữ liệu không

bị ảnh hưởng bởi các thẻ khác trong cùng môi trường

Hình 2 7 Phương thức giao tiếp giữa thẻ Mifare và đầu đọc.

 Thuận tiện

Thẻ Mifare được thiết kế tối ưu hoá sự tiện dụng cho người dùng thẻ Khả năng truyền

dữ liệu tốc độ cao cho phép việc đọc ghi được tiến hành chỉ trong thời gian 100 ms Dovậy người dùng thẻ Mifare không phải dừng lại trước antenna của đầu đọc Việc này thuậnlợi cho vật nuôi có mật độ cao, cần phải đọc, ghi nhanh chóng

 Tính năng đa ứng dụng

Thẻ Mifare cung cấp tính năng đa ứng dụng thực sự tương thích với các đặc tínhcủa một thẻ chíp Hai mã khoá khác nhau cho mỗi cung từ dữ liệu hỗ trợ hệ thống sử dụngnhiều mô hình khoá khác nhau

2.4 Truyền thông giữa thẻ RFID và bộ đọc.

Việc truyền giữa bộ đọc và thẻ theo kiểu Modulated backscatter Trong kiểu truyềnthông này, bộ đọc gửi đi tín hiệu RF sóng liên tục (continuos wave-CW) gồm có nguồn

AC và tín hiệu xung cho thẻ cùng tần số sống mang (carrier frequency-tần số mà bộ đọchoạt động)

Nhờ việc kết nối (nghĩa là cơ chế truyền năng lượng giữa bộ đọc và thẻ) mà anten củathẻ cung cấp nguồn điện cho vi mạch Vi mạch cần khoảng 1.2V từ tín hiệu của bộ đọc đểtiếp năng lượng đối với việc đọc Còn đối với việc ghi thì vi mạch thường cần khoảng2.2V từ tín hiệu của bộ đọc Hiện nay vi mạch điều chỉnh, thay đổi tín hiệu nhập thành mộtchuỗi mô hình mở, tắt trình bày dữ liệu của nó và truyền nó trở lại Khi bộ đọc nhận tínhiệu đã điều chế, nó giải mã mô hình và thu được dữ liệu thẻ

Trong mô hình truyền modulated backscatter, bộ đọc luôn nói trước sau đó mới đến thẻ.Thẻ sử dụng mô hình này không thể truyền khi không có bộ đọc vì nó phụ thuộc hoàn toànvào năng lượng của bộ đọc để truyền dữ liệu của nó

Thời gian ghi thẻ mất nhiều hơn việc đọc thẻ trong cùng điều kiện vì hoạt động ghi gồmnhiều bước, bao gồm việc xác minh ban đầu, xóa dữ liệu còn tồn tại trên thẻ, ghi dữ liệumới lên thẻ, và giai đoạn xác minh lần cuối Thêm nữa là dữ liệu được ghi trên thẻ theokhối bằng nhiều bước

Vì vậy việc ghi thẻ có thể mất cả trăm giây mới hoàn thành cùng với việc tăng kíchthước dữ liệu Ngược lại, có một số thẻ có thể được đọc trong khoảng thời gian này vớicùng bộ đọc Việc ghi thẻ là một quá trình dễ bị ảnh hưởng cần đặt thẻ gần anten của bộđọc hơn khoảng cách đọc tương ứng Việc đặt gần nhằm cho phép anten của thẻ có thểnhận được đủ năng lượng từ tín hiệu anten của bộ đọc để cấp nguồn cho vi mạch của nógiúp nó có thể thực thi các lệnh ghi

Nhu cầu năng lượng đối với quá trình ghi thường cao hơn quá trình đọc Quá trình ghi

có thể thất bại Tuy nhiên không phải đặt thẻ gần bộ đọc trong suốt quá trình đọc Trongsuốt quá trình ghi thẻ, các thẻ khác không cần đặt trong phạm vi ghi của bộ đọc Mặt khác,trong một số trường hợp, chúng có thể được ghi ngẫu nhiên chứ thẻ cần ghi thì không đượcghi Phạm vi ghi này không liên quan đến quá trình đọc khi nhiều thẻ có thể tồn tại trongphạm vi đọc của bộ đọc cùng lúc

2.5 Phạm vi hoạt động.

Phạm vi hoạt động phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố điển hình :

 Vị trí của thẻ tag

 Phạm vi hoạt động của thẻ tag và reader ảnh hưởng của môi trường xung quanh

 Tốc độ di chuyển của thẻ tag trong phạm vi của reader

 Trong các ứng dụng khi đưa thẻ vào khu vực nhận biết thì những yếu tố khoảng cách và tốc độ là cần thiết

1 SƠ LƯỢC VỂ ARM, STM, CORTEX-M3

Cấu trúc ARM (viết tắt từ tên gốc là Acorn RISC Machine) là một loại cấu trúc vi xử

lý 32-bit kiểu RISC (viết tắt của Reduced Instructions Set Computer - Máy tính với tập lệnh đơn giản hóa) được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế nhúng Do có đặc điểm tiết kiệm năng lượng, các bộ CPU ARM chiếm ưu thế trong các sản phẩm điện tử di động, mà

với các sản phẩm này việc tiêu tán công suất thấp là một mục tiêu thiết kế quan trọng hàng đầu.

Dòng ARM Cortex là một bộ xử lí thế hệ mới đưa ra một kiến trúc chuẩn cho nhu cầu đa dạng về công nghệ Không giống như các chip ARM khác, dòng Cortex là một lõi

xử lí hoàn thiện, đưa ra một chuẩn CPU và kiến trúc hệ thống chung

Hình 2 8 Cấu trúc của VĐK Cortex-M3

Khối trung tâm của STM32 là bộ vi xử lý Cortex-M3 Bộ vi xử lý Cortex-M3 là một lõi vi điều khiển được tiêu chuẩn hóa bao gồm hệ thống ngắt (interrupt system), SysTick timer (được thiết kế cho hệ điều hành thời gian thực), hệ thống kiểm lỗi (debug system) và memory map

STMicroelectronics đã đưa ra thị trường bốn dòng vi điều khiển dựa trên ARM7 vàARM9, nhưng STM32 là một bước tiến quan trọng trên đường cong chi phí và hiệu suất STM32 là một thách thức thật sự với các vi điều khiển 8 bit và 16 bit truyền thống STM32gồm 14 biến thể khác nhau được phân thành hai nhóm: dòng Performance có tần số hoạt

động của CPU lên tới 72Mhz và dòng Access có tần số hoạt động 36Mhz Các biến thể của STM32 trong nhóm này tương thích hoàn toàn về cách bố trí chân và phần mềm, đồng thời kích thước bộ nhớ Flash Rom lên tới 128K và 200K Sram.

II.1 Bộ nhớ và kiến trúc Bus.

ma trận bus tốc độ cao ( bus matrix ) SRAM nội kết nối với AHB và đóng vai trò là bộDMA Các thiết bị ngoại vi được kết nối bằng hai hệ thongs bus ngoại vi tốc độ cao( ABP-ARM ) Các bus ABPs thông qua các bus cầu nối AHB-ABPs kết nối vào hệ thốngAHB Ma trận bus AHB sử dụng

nhịp xung đồng hồ bằng với nhịp xung của nhân Cortex Tuy nhiên thông qua bộ chia tần

số, AHB có thể hoạt động ở tần số thấp hơn nhằm tiết kiệm năng lượng Một điều quantrọng cần nhớ là APB2 và APB1 hoạt động ở các tần số khác nhau, APB2 hoạt động ở72MHz trong khi đó APB1 hoạt động ở 36MHz Cả nhân Cortex và DMA đều đóng vai trò

là bus chủ

Khi có các tác vụ xử lý song song thì bộ phân xử sẽ quyết định nhân Cortex hay bộDMA sẽ được quyền truy cập vào SRAM, APB1 và APB2 Tuy nhiên bộ phận phân xửluôn đảm bảo 2/3 thời gian truy cập sẽ dành cho bộ điều khiển DMA và 1/3 dành cho nhânCortex

Cấu trúc bus nội cung cấp đường truyền chuyên biệt dành cho tập lệnh thực thi và

ma trận bus, đường dữ liệu cho nhân và bộ điều khiển DMA truy cập tài nguyên trên vi xửlý

II.1.2 Cấu trúc bộ nhớ

Bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, thanh ghi và cổng I / O được tổ chức trongphạm vi 4 GB Bộ nhớ bắt đầu từ địa chỉ 0x00000000 SRAM bắt đầu từ địa chỉ0x20000000 và tất cả SRAM nội đều được bố trí ở điểm bắt đầu vùng bit band Vùng nhớthiết bị ngoại vi bắt đầu từ địa chỉ 0x400000000 và ở vùng nhớ bit band Các thanh ghiđiều khiển của nhân Cortex bắt đầu từ địa chỉ 0xE0000000

Vùng nhớ dành cho FLASH được chia nhỏ thành ba vùng Vùng thứ nhất gọi là UesrFlash bắt đầu từ địa chỉ 0x00000000 Kế tiếp là System Memory hay còn gọi là vùng nhớlớn Vùng này có độ lớn 4Kbytes thông thường sẽ được nhà sản xuất cài đặt bootloader.Cuối cùng là vùng nhớ nhỏ bắt đầu từ địa chỉ 0x1FFFFF80 chứa thông tin cấu hình dànhcho STM32 Bootloader thường được dùng để tải chương trình thông qua cổng USART1

và chứa ở vùng User Flash

Để kích hoạt bootloader của STM32 người dùng phải thiết lập các chân BOOT0 vàBOOT1 ở mức điện áp thấp và cao tương ứng Khi đó, sau khi STM32 được khởi độngchương trình sẽ đặt bootloader vào đia chỉ 0x00000000 và thực thi nó thay thực thi chương

trình của người dùng ở User Flash Để giao tiếp với bootloader, ST cung cấp một chươngtrình chạy ở PC, chương trình này có khả năng ghi, xóa vùng nhớ ở User Flash Ngoài rachúng ta có thể cấu hình các chân bootpins đưa SRAM nội vào địa chỉ 0x00000000, chophép tải xuống và thực thi chương trình ngay tại SRAM Đều này làm tăng tốc độ tảichương trình và hạn chế số lần ghi vào Flash.

II.2.1 GPIO

STM32 có 5 cổng I/O đa dụng với 80 chân điều khiển Mỗi chân điều khiển có thể cấu hình như là GPIO hoặc có chức năng thay thế khác, hoặc mỗi chân có thể cùng lúc là nguồn ngắt ngoại

Các cổng I/O được đánh số từ A->E và mức điện áp tiêu thụ ở 5V Nhiều chân có thểđược cấu hình như là input/output tương tác với các thiết bị ngoại vi riêng của người dùngnhư USART hoặc I2C Thêm nữa có thể cấu hình các chân này như là nguồn ngắt ngoạikết hợp với cổng GPIO khác

Mỗi cổng GPIO đều có 2 thanh ghi 32 bit điều khiển như vậy ta có 64 bit để cấuhình 16 chân của 1 cổng GPIO Như vậy mỗi chân của cổng GPIO có 4 bit điều khiển: 2bit sẽ quy định sẽ quy định hướng ra vào dữ liệu (input/output), 2 bit còn lại sẽ quy địnhđặc tính của dữ liệu

II.2.2 AFIO

Chức năng thay thế cho phép người dùng sử dụng các cổng GPIO với các ngoại vikhác Để thuận tiện cho thiết kế phần cứng một thiết bị ngoại vi có thể được ánh xạ tới mộthay nhiều chân của vi xử lý

II.3 Ngắt và sự kiện.

II.3.1 Cấu hình và sử dụng NVIC

Để sử dụng NVIC cần phải qua ba bước cấu hình Đầu tiên cấu hình bảng vectorcho các nguồn ngắt mà bạn muốn sử dụng Tiếp theo cấu hình bảng thanh ghi NVIC đểcho phép và thiết lập các mức ưu tiên của các ngắt trong NVIC và cuối cùng cần phải cấuhình các thiết bị ngoại vi và cho phép ngắt tương ứng

Bảng vector ngắt của Cortex bắt đầu ở vùng dưới của bảng địa chỉ Tuy nhiên bảngvetor bắt đầu từ địa chỉ 0x00000004 thay vì là 0x00000000 như ARM7 và ARM9, bốnbyte đầu tiên được sử dụng để lưu trữ địa chỉ bắt đầu của con trỏ ngăn xếp

Mỗi vector ngắt có độ rộng 4 byte và giữ địa chỉ bắt đầu của chương trình phục vụngắt tương ứng, 15 vector ngắt đầu tiên là các ngắt đặt biệt chỉ xảy ra trong lõi Cortex, baogồm reset vector, non-maskable interrupt, quản lý fault và error, debug exceptions và ngắttimer của SysTick Các ngắt ngoại vi người dung bắt đầu từ vetor 16, được định nghĩa bởinhà sản xuất và được liên kết đến thiết bị ngoại vi Trong phần mềm, bảng vector thườngđược giữ trong chương trình khởi động bằng cách định vị các địa chỉ trình phục vụ ngắt tạiđịa chỉ nền của bộ nhớ.

II.3.2 Ngắt ngoại (EXTI)

Bộ điều khiển khắt ngoại có 19 ngắt và kết nối vào bảng vector ngắt thong qua bộNVIC 16 ngắt được kết nối thong qua các chân của cổng GPIO và tạo ngắt khi có xungcạnh lên hoặc xung cạnh xuống hoặc cả hai 3 ngắt còn lại được kết nối với “ RTC alram ”,

“ USB wake up ” và “ Power voltage detect ” NVIC cung cấp bảng vector ngắt riêng biệtdành cho các ngắt từ 0-4, ngắt RTC, ngắt power detect và ngắt USB wake up Các ngắtcòn lại chia làm 2 nhóm 5-10, và 11-15 được cung cấp them 2 bảng ngắt bổ sung Các ngắtngoại rất quan trọng trong quản lý tiêu thụ năng lượng của STM32 Chúng có thể được sửdụng để đánh thức nhân vi xử lý từ chế độ STOP khi cả 2 nguồn tạo nhịp xung chínhngưng hoạt động EXTI có thể tạo ra ngắt để thoát khỏi sự kiện Wait của chế độ Interrupt

và thoát khỏi chế độ Wait của chế độ Event

II.4 Real Timer Clock (RTC)

Đồng hồ thời gian thực là một timer độc lập RTC cung cấp một bộ chạy liên tục

mà ta có thể được sử dụng, với phần mềm phù hợp RTC cung cấp một chức năng đồng hồlịch Các giá trị truy cập có thể được ghi để thiết lập thời gian hiện tại / ngày của hệ thống

Cốt lõi RTC và cấu hình đồng hồ (thanh ghi RCC_BDCR) là trong lĩnh vực saolưu, có nghĩa là thiết lập RTC và thời gian được lưu giữ sau khi thiết lập lại hoặc đánh thức

từ chế độ chờ Sau khi thiết lập lại, truy cập vào các thanh ghi sao lưu và RTC bị vô hiệuhóa và lĩnh vực sao lưu (BKP) được bảo vệ

Trong các thiết bị mật độ cao, giao diện SPI linh hoạt để có được một trong hai giaothức SPI hoặc giao thức âm thanh I2S Theo mặc định, chức năng SPI được chọn Nó cóthể chuyển đổi giao diện từ SPI thành I2S bằng phần mềm

Trong các thiết bị mật độ thấp và trung bình, giao thức I2S là không có sẵn

Giao diện ngoại vi nối tiếp (SPI) cho phép một nửa / cả hai, đồng bộ, nối tiếp giaotiếp với các thiết bị bên ngoài Giao diện được cấu hình cho vai trò truyền dữ liệu và trongtrường hợp này nó cung cấp xung đồng hồ (SCK) cho các thiết bị nhận bên ngoài Giaodiện cũng là khả năng hoạt động trong cấu hình đa chủ.

Nó có thể được sử dụng cho nhiều mục đích, trong đó có truyền đơn công, chuyểnđồng bộ trên hai đường với một đường dữ liệu có thể hai chiều hoặc giao tiếp đáng tin cậy

sử dụng CRC kiểm tra

 Tính năng của SPI

 Truyền đồng bộ trên ba đường

 Truyền đồng bộ đơn công trên hai đường có hoặc không có một dòng dữ liệu haichiều

 Truyền với định dạng khung 8 bit hoặc 16 bit

 Hoạt động chế độ chủ hoặc tớ

 Khả năng chế độ đa chủ

 8 chế độ truyền với tốc độ baud (tối đa fPCLK/2)

 Tần số nhận (tối đa fPCLK/2)

 Truyền nhanh hơn cho cả chủ và tớ: tốc độ tối đa SPI lên đến 18 MHz

 Quản lý NSS bởi phần cứng hoặc phần mềm cho cả chủ và tớ: thay đổi năng độngcủa hoạt động chủ / tớ

 Cực tính và pha của xung đồng hồ có thể lập trình được

 Thứ tự dữ liệu lập trình với MSB đầu tiên hoặc LSB đầu tiên chuyển

 Tính chuyên dụng cờ truyền và nhận trong ngắt

 Cờ ở trạng thái bận trên bus SPI

 Phần cứng CRC với tính năng truyền đáng tin cậy:

- Giá trị CRC có thể được truyền như byte cuối cùng trong chế độ Tx

- Lỗi CRC được tự động kiểm tra sau khi nhận byte cuối cùng

Hình 2 10 Giao diện USART.

Với mạch tích hợp cho phép chia nhỏ tốc độ BAUD chuẩn thành nhiều tốc độ khácnhau thích hợp với nhiều kiểu trao đổi dữ liệu khác nhau Mỗi khối USART có 2 kênhDMA dành cho truyền và nhận dữ liệu Khi hỗ trợ giao tiếp UART, USART cung cấpnhiều chế độ giao tiếp Có thể trao đổi dữ liệu theo kiểu chế độ half-duplex trên đườngtruyền Tx Khi hỗ trợ giao tiếp modem và giao tiếp có sử dụng điều khiển luồng (hardwareflow control) USART cung cấp thêm các tín hiệu điều khiển CTS và RTS

Hình 2 11 Hỗ trợ giao tiếp ở chế độ half-duplex trên một đường truyền

Ngoài ra USART còn có thể dùng để tạo các giao tiếp nội (local interconnect bus).Đây là mô hình cho phép nhiều vi xử lý trao đổi dữ liệu lẫn nhau USART còn có khốiencoder/ decoder dùng cho giao tiếp hồng ngoại với hỗ trợ có thể đạt đến 1115200bps,hoạt động ở chế độ half-duplex NRZ khi nhịp xung hoạt động khoảng từ 1.4MHz đến2.12MHz Để thực hiện giao tiếp với smartcard, USART còn hỗ trợ chuẩn ISO 7618-3