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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik RFID HTRC110


Autor: juppo (Gast)
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hallo an alle

hat jemand schon mal mit dem RFID Chip von Philips HTRC110
rumgebastelt.

Ist ein Lesebaustein für HITAG TAG's 125 khz.

Gruss und Hellau
Juppo

Autor: Wolfram (Gast)
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Hallo Juppo,

jau, ich habe damit einen Leser gebaut.
Ist allerdings schon eine Weile her, ich war jedoch nur für die
Hardware zuständig.
Die Unterlagen sind doch eigentlich vertraulich, oder?
Jedenfalls ist das Ding eine Preciose, Du brauchst eine TOP-Versorgung
und ein gutes Layout, sonst haste Ärger.
Und von der Programmierung auch nicht ganz ohne,zumal unsere Doku noch
Fehler enthielt.
Ohne den LA wäre da nix gegangen.

Gruß Wolfram

Autor: juppo (Gast)
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Danke für die Antwort

Ich habe da ein fertiges Modul ,das kann schon alles,
nur ich möchte selber den HTRC110 Programmieren.

Datenblatt von Philips ist ja nicht so doll,gibt es noch woanders Info
??

Gruss Juppo

Autor: Markus_8051 (Gast)
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Hallo Juppo,

nun, der HTRC110 ist ein sehr leistungsfähiger Chip zum Aufbau eines
RFID-Readers. Um ihn zu verstehen und optimal ausnutzen zu können,
wirst Du Dich da gründlich einarbeiten müssen - macht aber Spaß!

Also zunächst solltest Du das System des HTRC verstehen: Die meisten
RFID-Lesegeräte leiten das Antennensignal über einen AM-Demodulator (im
einfachsten Fall Diode und Kodensator), gefolgt von Bandpassfilter und
Verstärker.
Nicht so der HTRC110: Hier wird das Antennensignal zu einem ganz
bestimmten Zeitpunkt abgetastet und dieser Wert dann Verstärkt und
digitalisiert. Erwischst Du hier den falschen Zeitpunkt zur Abtastung,
kann es sein, daß Du kein auswertbares Signal bekommst, oder ein genau
invertiertes. Der Abtastzeitpunkt wird phasenstarr zum Takt des HTRC
mit dem Befehl SetSamplingTime als 64-Bit-Wert vorgegeben. Die
Phasenlage des modulierten Signals ist abhängig vom
Antennenschaltkreis. Sprich, durch Änderung der Induktivität der
Antennenspule (z.B. Metall in der Nähe der Antenne) ändert sich die
Phasenlage. Vorteil dieser Methode ist, daß der HTRC nicht nur ASK
sondern auch PSK und FSK Transponder mit entsprechender Software lesen
könnte. Diese sind jedoch so selten, daß ich sie nie implementiert
habe.
Um die Funktion des HTRC110 möglichst schnell zu verstehen, hatte ich
mir damals ein Programm geschrieben, mit dem ich alle
Konfigurationsbits des HTRC vom PC aus mit einem Delphiprogramm per
Mausklick verstellen und anzeigen konnte. So lernt man die Funktionen
und Zusammenhänge am schnellsten.

Viel Erfolg,
Markus_8051

Autor: juppo (Gast)
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Hallo Markus

Mag ja garnicht Fragen.

Das Programm könnte ich das bekommen??
Gruss Juppo

Autor: Markus_8051 (Gast)
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Nun, das Programm besteht aus zwei Teilen, das eine in Delphi auf dem
PC, das andere auf dem µC im Lesegerät. Ich glaube kaum, daß Dein
Lesegerät auch auf einem 89S8252 basiert und der HTRC genauso an den µC
angeschlossen ist wie bei mir. Von daher wirst Du mit der SW nicht viel
anfangen können. Auch die PC mußt Du sicher umschreiben. Hast/kannst Du
Delphi?

Ich schau mal, was ich davon noch finde...

Markus_8051

Autor: juppo (Gast)
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Hi

Bei der Platinen mit dem HTRC kann ich dir Digitalen leitungen ja
kappen und auf einen 89C8252 legen ,da habe ich eine Platine mit
Display und serielle usw.
Delphi kann ich ein wenig.

Aber dann könnte ich die kommandos die ja vom PC kommen auch direkt im
µc verarbeiten und dort austesten.

Naja ,kannste ja mal schauen.
Gruss juppo

Autor: Stefan Seegel (Gast)
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Hallo!

Ich habe mir mit dem HTRC11001 und einem ATMega8 einen RFID Reader
gebaut. Von der Hardware her funktioniert alles schon perfekt, ich kann
alle Register ansprechen und die Manchester-Daten auslesen. Ich verwende
Transponder vom Typ "Unique" mit 64-bit:
http://www.barcode-fonts.de/sokymat/Unique.pdf

Ein gültiges Datenpacket (64-bit) erkennt man also an den 9 Startbits,
dem Stopbit und den Zeilen- und Spalten Prüfsummen. Es kommen aber
relativ oft "falsche" Daten an, manchmal invertiert, manchmal nicht
nachvollziehbar. Dabei handelt es sich aber nicht um Störungen, weil in
einem solchen Fall die fehlerhaften 64-bit immer wieder hintereinander
ausgegeben werden...
Weiter oben im Thread wurde schon mal kurz "falsche Phasenlage"
erwähnt. Kann mir jemand nähere Hinweise zu den Einstellungen des HTRC
Chips geben, besonders die Parameter "Sampling Time" und die
Verstärkungs- und Filtereinstellungen ?

Gruß
Stefan

Autor: Markus_8051 (Gast)
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Hallo Stefan,

lies Dir mal das Funktionsprinzip des HTRC110 durch. Während
"normale" Reader hier den Weg einer einfachen AM-Demodulation mit
Diode und Lade-Kondensator wählen, benutzt der HTRC eine andere
Methode. Er speichert zu einer "bestimmten Zeit" den aktuellen
Spannungswert des HF-Signals und gibt diesen auf einen AD-Wandler.
Dadurch hat er die Möglichkeit, nicht nur amplitudenmoduliernde
Transponder lesen zu können, sondern auch phasenmodulierende. Für den
Unique, der AM-Moduliert stellst Du diese "bestimmte Zeit" so ein,
daß Du genau im Maximum der Amplitude samplest.

Wie findet man das Maximum?
Nun, mit der Sampling-Zeit verstellst du die Phasenlage von eben diesem
Sample-Zeitpunkt zur internen Oszillatorfrequenz des HTRC. Es ist aber
leider nicht so, daß Du bei Phasenlage "0" immer genau im Maximum
liegst. Vielmehr ist die Phasenlage des Maximums der Antennenspannung
ganz wesentlich von den elektrischen Eigenschaften der Antenne
abhängig. Ebenso verschiebt sich die Phasenlage wieder, wenn große
Metallteile in das Antennenfeld geraten.
Für die Phasenlage (Samplingtime) kannst du einen 5-bit-Wert in das
entsprechende HTRC-Register schreiben. So entspricht dieser Wert (0-63)
einer Phasenverschiebung von 0-360°, ein Digit also 5.625°. Für den
Anfang probiere einfach mal die Werte in Schritten von 8 (also 45°)
durch, und beobachte dabei daß Datensignal. Irgendwo wirst Du den
normalen Bitstrom haben, irgendwo einen genau invertierten, dazwischen
wird es jeweils einen Punkt geben, wo du keinen Transponder lesen
kannst. Hast Du diese vier Punkte gefunden, kannst Du die Schrittweite
veringern und die Punkte genauer bestimmen.
Zur automatischen Einstellung der SamplingTime kannst Du Dir auch ein
Programm schreiben: der HTRC hat die Möglichkeit, einen Samplingwert zu
speichern, und diesen mit dem aktuellen Samplingwert zu vergleichen.

Zur Einstellung der Filter und Verstärkungsfaktoren mußt Du einfach
testen, was bei Dir am besten funktioniert.

Frohe Ostern

Markus_8051

Autor: Stefan Seegel (Gast)
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Hi Markus,

Danke für die Infos, das ist doch schon mal was.
Habe inzwischen auch eine Application Note von Phillips gefunden, wo
auch noch ein paar Infos drin stehen:
http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_down...

Darin steht auch beschrieben wie man die Sampling-Time einzustellen
hat:
Die Phasenlage auslesen, Wert mit 2 multiplizieren, Offset addieren und
das ganze als Sampling-Time setzen (Abschnitt 9.2.3). In der AN wird
eine "typische" Offset-Konstante von 0x3F angegeben, scheint wohl
alles andere als das Optimum zu sein.
Ich werde also mal wie von Dir vorgeschlagen die Sampling-Time in 45°
Schritten durchtesten.
Zu der Sache mit dem Amplitudenvergleich (AMPCOMP): Muss ich das ganze
machen wenn ein Transponder an der Antenne anliegt oder wenn die
Antenne ohne Belastung ist ?

Gruß Stefan

Autor: Stefan Seegel (phunky)
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So, hab nun wieder zig Stunden rumprobiert:

In der Tat kann ich in Abhängigkeit der Sample-Time Daten dekodieren
oder auch nicht, immer hin.

Was ich jedoch nicht verstehe: Habe ich eine passende Sample-Time
gefunden und nehme den Transponder von der Antenne weg und wieder dran,
stimmt die Sample-Time wieder nicht mehr...

Auch hab ich mir die Daten mal genauer angesehen: Wie gesagt
wiederholen sich die Daten des Transponders alle 64-bit, das zeigt mir
dass ich schon mal kein Rauschen o.Ä. dekodiere. Allerdings stimmen die
Daten nie wirklich (Zeilen- und Spaltenparitäten), und irgendwie sehen
die Werte auch "auffällig" falsch aus:

ff98899ee1199666 =
1111111110011000100010011001111011100001000110011001011001100110
ff8cc55ff1188aa6 =
1111111110001100110001010101111111110001000110001000101010100110

Diese beiden Werte bekomme ich wenn ich den Transponder an die Antenne
führe, und an der Samplingzeit drehe bis was dekodiert wird.

Mit den GAIN und FILTER Werten hab ich auch etwas experimentiert,
brachte aber keinen Unterschied...

Noch Ideen ?

Die Verzweiflung beginnt in Agression überzugehen, aber die Hoffnung
stirbt zuletzt :-(

Stefan

Autor: Stefan Seegel (phunky)
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So, wieder viele verzweifelte Stunden später:

Wie es scheint, ist von der Hardware her alles in Ordnung. Ich habe mir
von Conrad eine "Referenzplatine" besorgt, die ebenfalls mit dem
HTRC11001 arbeitet, und habe den Datenausgang des RFID-Chips dieser
Platine abgegriffen und auf meinen AVR geführt. Das Ergebnis ist das
gleiche: In einem "Durchgang" (Transponder an die Antenne führen,
Daten anglotzen und wieder weg) werden brav immer wiederholt die selben
64 Bits ausgegeben. Vergleicht man aber die 64-Bit-Pakete aus den
einzelnen Durchgängen sind diese oft unterschiedlich :-(

Hier ist zunächst mal meine Manchester-Routine:
SIGNAL (SIG_INTERRUPT0)
{
  static unsigned char bitcount = 8;
  static unsigned char old_cnt;
  static unsigned char data;
  
  if ((TCNT0 - old_cnt) < MAN_SHORT_TO_LONG)
    return;
  
  old_cnt = TCNT0;
  
  data <<= 1;
  
  if (bit_is_clear(PIND, PD2))
    data |= 1;
  
  bitcount--;
  
  if (bitcount == 0)
  {
    bitcount = 8;
    if (bit_is_clear(PINC, PC5))
      UDR = data;
  }
  
}

Die Konstante MAN_SHORT_TO_LONG habe ich schon mehrfach mit Oszilloskop
und Timer verifiziert und liegt richtigerweise genau in der Mitte
zwischen einer ganzen und einer halben Bitzeit (also 3/4 Bitzeit). Bei
16 MHz und einem Vorteiler von 64 ergibt sich der Wert 94.

Bitte auch nur bei der geringsten Idee nicht zögern hier zu Antworten,
nun weiß ich wirklich nicht mehr weiter...

Gruß
Stefan

Autor: Steffen (Gast)
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Versuche doch einfach mal vor jedem Lesevorgang die Sampling-Time neu zu
berechnen und zu setzen. Der Antennenschwingkreis wird je nachdem wie
nah sich der Tag an der Antenne befindet unterschiedlich belastet.
Daher stimmen die einmal gesetzten Werte irgendwann nicht mehr.

Wie oft treten denn die falschen Datenpakete auf?

Autor: Markus_8051 (Gast)
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Hallo Stefan,

die Daten, die Du bekommst, sehen ja schon recht regelmäßig aus. Hast
Du ein (gekauftes) Lesegerät, mit dem Du auslesen kannst, welche Nummer
der Transponder wirklich hat? Oder hast Du ein Oszi mit entsprechend
breiter Zeitbasis, womit Du den TP mal "per Hand" dekodieren kannst?
Dann könntest Du die Hardware nämlich schon mal ausschließen, wenn Du
jedesmal den gleichen Datenstrom bekommst, nur die SW macht daraus
etwas anderes...

Daß die Antenne durch Annäherung eines TAGs so verstimmt wird, daß ein
Neutuning nötig ist, kann ich eigentlich nicht bestätigen. Wäre evtl.
möglich, wenn Antenne- und Transponderspule die gleiche Geometrie haben
und exakt aufeinander liegen... Laß halt erstmal (bis die SW stabil
läuft) ein paar cm Platz zwischen den beiden Spulen.

Mir scheint, Deine Manchester-Dekodierung ist noch etwas fehlerhaft:
Von der Beschreibung Deines Fehlers her, würde ich sagen, du hast die
Variablen zu  Beginn der Dekodierprozedur seit dem letzten Mal nicht
neu initialisiert.
Wenn ich mir Deinen Code ansehe, glaube ich, da fehlt etwas. Ich kann
mich da schwach an etwas erinnern: Du mußt beim Manchester-Code den
Zustand des letzten Bits in die Berechnung des neuen Bits mit
einfließen lassen.

Welche Zeiten mißt Du? Nur die Low- oder High-Zeit oder beide?

Gruß,
Markus_8051

Autor: Stefan Seegel (phunky)
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Hallo !

So, es geht langsam in die richtige Richtung...
Zunächst hatte ich einen kleinen aber wirkungsvollen Fehler bei dem
Bitgeschiebe drin, die ausgelesenen Daten sind nun schlüssig mit dem
Datenblatt des Transponders. Dann hab ich das "Tuning" des
Schwingkreises noch ein gutes Stück verbessert, hab nun so 80 V
Spitze-Spitze am "Tap-Pin". In weiser Vorraussicht hatte ich 2 SMD
Pads für 2 Kondensatoren (parallel) auf der Platine vorgesehen. Dann
hieß es reinlöten, rauslöten, rein... naja, die richtige Anzahl an rein
und raus spar ich mir hier ;-). Jedenfalls hat sich 820pF + 470pF =
1290pF als recht gut erwiesen. Ich verwende übrigens diese Conrad
Antenne, die sind im Datenblatt mit einer Induktivität von 1,04 mH
angegeben. Rechnerisch (Thomson Formel) kommt man da bei 125kHz auf
1559pF. Der Rest scheint sich wohl durch parasitäre Kapazitäten etc zu
ergeben.

Zur Manchester-Dekodierung: Eigentlich müsste es so passen, hier mal
mein Denkansatz, vielleicht hab ich was verpeilt:

Sieht man sich den Manchester-Code an, sieht man dass in den Bit-Mitten
IMMER ein Pegelwechsel stattfindet, an den Bit-Grenzen nur manchmal. Ich
warte also zunächst auf eine "lange" Zeit, danach bin ich auf
jedenfall in der Bit-Mitte, und das System ist "eingerastet". Hab ich
nun ein High (also kurz nach der Bit-Mitte) wird eine 0 eingelesen, hab
ich ein Low eben eine 1. Wenn der nächste Interrupt-Aufruf zu
"schnell" stattfindet (halbe Bitzeit), wird dieser abgebrochen und
auf den nächsten Pegelwechsel gewartet. Damit werden die Flanken an den
Bitgrenzen ausgeblendet. Der IRQ Handler reagiert also bei dieser
Vorgehensweise auf beide Flanken.
Die Bits werden in einen Ringbuffer geschoben, und wenn darin das
Muster 0b0111111111 (Stop-Bit vom letzten Durch + 9 Startbits vom
aktuellen Durchgang) werden die Daten eingelesen.

Im Moment ist es so dass wenn ich den Transponder an die Antenne führe
mal Daten dekodiert werden, manchmal nicht, in etwa mit einer
Trefferquote von 50%... Die 50% fand ich etwas auffällig, weswegen ich
einfach mal die Biterkennung (High nach Bit-Mitte -> 1, Low -> 0)
invertiert habe, und siehe da, gleiches Ergebnis. D.h. dass ich die
Daten vom Transponder machmal invertiert bekomme. Nun weiß ich nicht ob
das prinzipbedingt normal ist, und ich die Software so bauen muss dass
invertiert und nicht-invertiert dekodiert werden muss ?

Den Orginal-Conrad-Leser hab ich noch etwas näher analysiert, der HTRC
wird nur 1x beim Einschalten konfiguriert, danach werden keine Daten
mehr an das IC gegen. Es gibt auch einen Sourcecode in Basic auf
www.fastavr.com , aber leider sind meine Basickenntnisse recht
schlecht, aber ich glaube auch hier rausgelesen zu haben dass der HTRC
nur 1x konfiguriert werden, und vor allem die Daten nicht doppelt
(invertiert und nicht-invertiert) dekodiert werden.

So, sorry für den langen Text, aber vielleicht (ich hoffe) findet
jemand noch Ungeziefer in dieser Denkblase.

Gruß
Stefan

Autor: Steffen (Gast)
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@Marcus

Stimmt, die Verstimmung wird erst relativ groß, wenn sich ein
Transponder mit ähnlicher Geometrie wie die Antenne in nächster Nähe
befindet, also die Kopplung beider Spulen relativ groß wird. Ich hatte
immer Probleme im Nahbereich, daher habe ich die Zeit dann vor jedem
Lesen geändert.

@Stefan

"Sieht man sich den Manchester-Code an, sieht man dass in den
Bit-Mitten IMMER ein Pegelwechsel stattfindet, an den Bit-Grenzen nur
manchmal. Ich warte also zunächst auf eine "lange" Zeit, danach bin
ich auf jedenfall in der Bit-Mitte,"

So kann man natürlich vorgehen. Allerdings gibt es lange High und lange
Low-Impulse. Bist Du sicher, dass du den richtigen erwischst? Beim
Unique gehe ich im Prinzip ähnlich vor. Allerdings syncronisiere ich
auf die Bitmitte (bei meiner Implementation eine lange 0) und taste das
Signal dann nach ca. 1/4 Bitzeit, also bei 3/4 ab. Bei jeder Flanke in
Bitmitte wird das Programm wieder mit dem Datenstrom synchronisiert.

Es reicht im Prinzip (wenn deine Routinen funktionieren), wenn du 64
Bit einließt und dir dann den Anfang im Ringpuffer suchst. Geht
wesentlich schneller, da du nicht auf den Header warten musst.

Autor: Markus_8051 (Gast)
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@Steffen: Wenn Du mich meintest, ich schreibe mich mit "k" !!!
Stimmt, auf diese Art geht es natürlich schneller...


@Stefan: 1mH ist ein guter Wert für eine Antennenspule - frag mich
nicht warum, aber damit habe ich - unabhängig vom Rest der
Reader-Elektronik - immer die besten Lesereichweiten erzielt. Hat
jemand zufällig eine plausible Erklärung dazu? Anschließend die
Spannung am Tap-Point durch Variation der Kapazität auf Maximum
abgleichen. Eine Kapazitätsdekade tut hier gute Dienste...

Zur Manchester-Dekodierung: Sorry, ich hatte meine SW auf dem 8051
geschrieben. Der kann nur falledne Flanken erkennen. Das reicht zur
Manester-Dekodierung aus, allerdings muß man sich dabei den letzten
Bit-Zustand merken.
Zu den invertierten Daten: Seltsam, ich hatte nie Probleme mit
invertierten Daten. Wie ich oben schon geschrieben habe: Wenn man die
SamplingTime des HTRC um 180° verdreht, bekommt man invertierte Daten.
In diesem Fall konnte meine Software dann gar nichts mehr lesen. Bei
Dir müßte sie ja trotzdem in 50% der Fälle ein Ergebnis liefern, wenn
wirklich der Transponder mal invertiert und mal normal sendet.

Markus_8051

Autor: Stefan Seegel (phunky)
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Hi!

>Allerdings gibt es lange High und lange
>Low-Impulse. Bist Du sicher, dass du den richtigen erwischst?

Ist egal: Nach einem langen Low-Impuls bin ich in der Bit-Mitte und
habe eine steigende Flanke, d.h. eine Daten-0, nach einem langen
Low-Impuls eine Daten-1.

>Allerdings syncronisiere ich
>auf die Bitmitte
Das sollte bei mir auch so sein, nach einem langen Impuls ist man immer
in der Bitmitte.

Aber gute Idee mit dem 64-bit Ring, werde ich mal ändern, also 64-bit
einlesen, und dann dann Ring untersuchen wo die Startsequenz ist...

Allerdings bin ich mir immer noch nicht sicher ob es normal ist dass
die Daten vom HTRC manchmal invertiert ankommen (allerdings wie gesagt
in einer "Session" - Transponder an die Antenne, warten und wieder
weg - immer gleich, ohne die Sampling-Time zu verändern).

Naja, ich werd mal eben den Code etwas umschreiben dass erst 64-bit
ganz eingelesen werden und dann nach Start-Sequenz suchen.

Bis denn,

Stefan

Autor: Steffen (Gast)
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@Markus

Sorry, werde ich das nächste mal beachten.

@Stefan

"Ist egal: Nach einem langen Low-Impuls bin ich in der Bit-Mitte und
habe eine steigende Flanke, d.h. eine Daten-0, nach einem langen
Low-Impuls eine Daten-1."

Ist richtig, hätte aber eine evtl. Fehlerquelle sein können.
Was mir aber recht seltsam erscheint, wenn du bisher auf die
Startsequenz gewartet hast, wie dann falsche Daten kommen können, da
die Startsequenz ja generell nur einmal auftaucht. 9 mal Eins ist sonst
eigentlich ausgeschlossen. Da wird wohl nur der Vergleich der Daten mit
einem LA oder Speicher-Oszi Aufschluss bringen.

Autor: Erik K T (Gast)
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Hallo, mein Deutsch ist leider nicht so gut, ich bin aus Norwegen. Ich 
habe ein RFID reader, mit HTRC110 und Atmega 8 gemacht. Ich habe einige 
Problem mit dem Kommunikation zwischen die atmega und die HTRC. Können 
jemand upload das Schema für die Hardware. Ich glaube daß ich habe 
Problemet min meinen.

Vielen dank!

Autor: Erik K T (Gast)
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Niemand?

Autor: Gernor (Gast)
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@eric Liest du noch hier?

Die Hardware ist unproblematisch. Am besten verwdndest du für DO einen
interruptfähigen Eingangspin.

Hier als beispiel ein Kartenschloß(noch nicht fertig)

Autor: gernot (Gast)
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@eric Hast du den Modepin auf ground? sonst läuft die Kommunikation 
durch sehr langsame Filter.

Autor: Andreas F. (andilein)
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Hallo,
ich habe ebenfalls eine Schaltung mit dem HTRC110. Jedoch wird dieser 
mit einem 6MHz Quarz getaktet. Der Reder kann aber nur im 125kHz Bereich 
lesen!
Nun möchte ich dies aber auf 13,56MhZ umstellen!
Hat jemand von euch sowas schonmal gemacht, bzw. eine Ahnung wie ich 
vorgehn kann?

Autor: Bernhard (Gast)
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Der HTRC110 ist nicht fuer 13.56Mhz Transponder geeignet, das ist eine 
voellig andere Baustelle.

Autor: Joe (Gast)
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Hallo, für 13.56 MHz gibt es den MFRC500 und seine Kollegen.

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