1

CÔNG NGHỆ PSoC VÀ CHẾ TẠO CHIP ĐỌC THẺ TIẾP CẬN

TSKH. Phạm Thượng Cát, Ks. Phan Minh Tân, Ks. Vũ Sĩ Thắng,
Phòng Công nghệ Tự động hóa - Viện Công nghệ Thông tin
Tel. 8363484, e-mail: [email protected]óm tắt: Công nghệ thẻ tiếp cận đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực như: Hệ thống kiểm tra xâm thực,
hệ thống chấm công, quản lý nhân sự, vật tư, các hệ thống tự động. Bài báo giới thiệu các ưu điểm nổi
trội của công nghệ PSoC và việc sử dụng công nghệ PSoC để chế tạo chip đọc thẻ tiếp cận. Trên cơ sở
của chip, chúng tôi xây dựng thiết bị khoá đọc thẻ tiếp cận K700T. K700T có thể ứng dụng rộng rãi
trong việc bảo vệ và quản lý người ra vào cơ quan. Thiết có giá thành rất rẻ so với nhập ngoại.

PSoC Technology and its implementation in creating customized chip
for Proximity Card Readers
Abstracts: Recently, Proximity Card technology is broadly used in a lot of fields all over the world, examples are
personnel management system, access control system, PC and network security systems.... This paper
introduces distinguished characteristics of PSoC and the use of PSoC technology to produce
Proximity Card Reader Chip. Based on the specialized chip, automatic door using lock K700T with
proximity card is built. K700T device can be broadly used in the field of human resource
management, or monitoring/controlling access to... companies, manufacturers, or offices.

1. Giới thiệu chung

Hiện nay, công nghệ thẻ tiếp cận
(Proximity Card) đang được áp dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực trên thế giới như:
- Các hệ thống kiểm soát xâm thực (access
control) như kiểm soát người ra vào cơ

mềm quản lý của nước ngoài với giao diện Anh
ngữ và theo cách quản lý nước ngoài không
phù hợp với Việt nam. Việc thay đổi chương
trình thường gặp khó khăn vì các hãng sản xuất
không cung cấp các thủ tục giao diện với các
thiết bị đọc thẻ.
Xuất phát từ thị trường tiềm năng đang
phát triển này Viện Công nghệ thông tin đã
nghiên cứu thiết kế phát triển và chế tạo thành
công một chip thông minh cho việc đọc và
nhận dạng các thẻ tiếp cận theo chuẩn ISO
PROX làm cơ sở cho việc phát triển các hệ
thống tự động sử dụng thẻ tiếp cận Proximity
mang thương hiệu Việt Nam.

2. Lựa chọn công nghệ thiết kế và tạo chip
cho đầu đọc thẻ tiếp cận

Công nghệ tự động thiết kế để chế tạo các
chip đã có bề dày hơn 20 năm phát triển và
hiện đang quy tụ vào một số công nghệ nổi trội
là ASIC (Application Specific Integrated
Circuit), FPGA (Field Programmable Gate
Array) và CSoC (Configurable System on
Chip). Các công nghệ này liên quan mật thiết
với nhau và phát triển có tính thừa kế các ưu
điểm, khắc phục nhược điểm của nhau.
Khác với công nghệ ASIC và FPGA
thông thường chỉ cho phép tạo ra các IC riêng
lẻ, IC ngoại vi không có processor thì công

thì các chip CSoC có khả năng mềm dẻo thích
ứng với đa dạng ứng dụng và nhất là khả năng
tái cấu hình (reconfigurable) tạo thành nhiều
loại chip có chức năng khác nhau trên một chip
ở những thời điểm khác nhau trong một ứng
dụng. Ví dụ với chip PSoC của hãng Cypress
Micro System, ta có thể thiết kế cho nó thành
một chip điều khiển máy bán hàng tự động ở
ban ngày và đến 12 giờ đêm chip PSoC sẽ tự
tái cấu hình thành một modem và gửi các dữ
liệu (số hàng tồn trong máy, số tiền thu
được...) của máy bán hàng về trung tâm.
Công nghệ tạo chip thông minh cho đo
lường và điều khiển trên cơ sở CSoC có tính
hiệu quả kinh tế, nhất là đối với các chip PSoC
của Cypress Micro System vì có khả năng xử
lý hỗn hợp dữ liệu tương tự và số. Nó cho ta
khả năng phát triển các sản phẩm mới nhanh,
dễ dàng mở rộng các chức năng mới sau này.
Công nghệ này cho nhiều giải pháp lựa chọn
và hỗ trợ cho đa dạng ứng dụng từ đo lường,
xử lý, điều khiển, truyền thông, kết nối mạng
trên cùng một chip với giá thành thấp. Hệ
thống phần mềm hỗ trợ thiết kế chip PSoC
Designer của Cypress Micro System có đầy đủ
các chức năng thiết kế, xắp xếp các khối chức
năng, mô phỏng, lập trình C, tìm lỗi và nạp
chip hiện đại, có các module ứng dụng (user
module) phong phú giúp ta không phải lập
trình trên ngôn ngữ HDL (Hardware

điều khiển có số lượng lớn với giá thành
thấp.
+ Là công nghệ đầu tiên trên thế giới cho
phép tạo ra các chip có processor và khả
năng xử lý đồng thời các tín hiệu tương tự,
số, truyền thông phong phú nhất trong các
công nghệ CSoC hiện có (Mixed-Signal
Device). Các giải pháp Processor+FPGA
của các hãng Altera hoặc Xilinx và các
hãng khác chỉ có thể cho phép ta tạo ra
được các chip số có Processor (Digital IC)
hoặc với một số chức năng Analog cố
định.
+ Là công nghệ có chức năng nhân cứng
(MAC) cho phép phát triển các thuật toán
xử lý nhanh như của các chip DSP (Digital
Signal Processing)
+ Đầu tư cho các công cụ phát triển, hệ thống
phần mềm thiết kế chip và các IP
(Intellectual Properties) rẻ hơn nhiều lần
so với các công cụ phát triển và phần mềm
thiết kế của FPGA.
+ Giá thành của các chip PSoC trắng cho
nghiên cứu phát triển và sản xuất loạt nhỏ,
loạt lớn đều rẻ hơn nhiều lần so với các
chip FPGA.
+ Phương pháp thiết kế chip vượt ra khỏi các
ràng buộc của các ngôn ngữ thiết kế mạch
HDL phức tạp, kém hiệu quả mà áp dụng
phương pháp lập trình mới theo khối chức

* Th tip cn ( Proximity Card ) Khi a th qua Đầu đọc thẻ nú tip nhn
nng lng súng in t v phỏt tớn hiu mó
tr li cho u c. Thit b c s kim tra mó
s th, nu hp l (th ó ng kớ trong u
c) thỡ bt ốn sỏng bỏo hiu, ng thi kích
hoạt Rơ le và truyền mã thẻ về cho hệ thống
khác qua chuẩn RS232.
Đầu c th tip cn
Hỡnh 3 gii thiu s nguyờn lý chc
nng u c th tip cn. T s nguyờn lý
chc nng trờn chỳng tụi s dng chip PSoC
CY8C26443 28 chõn thit k. S mch
ca PSoC gii thiu hỡnh 4.
Tớn hiu cú tn s 125 KHz c khi
module PWM phỏt ra. Nu khi ú cú th a
li gn cun dõy c L, in trng ca tn s
125kHz i qua cun dõy th, sinh ra mt th
hiu 2 u cun dõy th chip IC hot
ng. Chip IC cng phỏt ra 1 tn s mang l
125kHz v cú mang s mó th theo nguyờn lý
bin tn. LC s cng hng v in ỏp ny cú

Cỏc khi chc nng chớnh ca thit b
c thit k v ỳc trong mt chip chuyờn
dng dựng cụng ngh to chip thụng minh
PSoC ca hóng Cypress. Chip trắng dùng loại
CY8C26443 có 28 chân. Hỡnh 3 gii thiu cỏc
chc nng c bn ca chip c th c thit
k.

Th tip cn cú cu to gm 1 cun dõy th
v 1 chip IC. C 2 c ộp vo 1 tm nha
mng cú kớch thc: 83mm x 59mm x
0.9mm.
Chip IC
Cun dõy

Hỡnh 2 : Th tip cn (Proximity Card)
4

L
C
Hỡnh 4. S mch in t ca u c th
Tách
sóng
Result
Counter
Detect
Tách biên độ bao
Bộ đệm
Vcc/2
BPF
125kHz
Khuếch đại
PGA-
Result
Khuếch đại
Bộ lọc giải thông
PWM8-
ClockFilter
Clock
PGA-Vref
Điện áp So sánh

PGA-BP
CMP
PRG
So sánh
Rx8

MAX
232
PSoc
Cy8c26443


Cấu hình Chíp Đọc thẻ được thiết kế như sau:

Global Resource
CPU_Clock 12_MHz
32K_Select Internal
PLL_Mode Disable
Sleep_Timer 8_Hz
24V1=24MHz/N 1
24V2=24V1/N 10
Analog Power SC On/Ref High
Ref Mux (Vcc/2)+/-(Vcc/2)
Op-Amp Bias High
A_Buff_Power High
SwichModePump ON
VoltMonRange 5.0V
VoltMonThreshold 92%
Supply Voltage 5.0V Các khối sử chức năng sử dụng trong chíp
đọc thẻ
• PGA-Vref: Phát điện áp so sánh. Đưa ra
Vcc/2 để nâng tín hiệu lên mức TTL
• CMPPRG-Result: Bộ so sánh.
• PGA-BP: Khuếch đại đầu vào. Khuếch đại
tín hiệu từ bộ điều chế trước khi lọc.
• PGA-Result: khuếch đại sau lọc. Khuếch
đại tín hiệu đầu ra từ bộ lọc giải thông.
• BPF-125KhZ: Bộ lọc giải thông. Lọc tín
hiệu sóng mang 125 KHz , giữ lại hai tín