CN100351860C

CN100351860C - 一种带射频电子标签的手持设备

Info

Publication number: CN100351860C
Application number: CNB2005101177141A
Authority: CN
Inventors: 钟学毅; 程伟森
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2025-11-07
Also published as: CN1750024A

Abstract

本发明公开了带射频电子标签的手持设备，其中的电子标签带有一个可以接入外部电源的电源接口电路，所述电源接口电路连接到手持设备的电源模块。电源接口电路还可以通过开关控制电路链接到电源模块，开关控制电路控制电子标签由一路电源供电或两路电源供电。开关控制电路可以是硬件开关元件实现，也可以由CPU通过控制线进行控制。采用本发明，使手持设备中的电子标签同时具备两路电源电路，此外，又加入了移动手持设备CPU可以直接访问标签内部电路模块如标签中的状态机、模拟电路模块、存储器模块等的功能。标签可以选择被动式的电源补给方式，也可以选择主动式的电源补给方式。

Description

一种带射频电子标签的手持设备

技术领域

本发明涉及RFID(Radio Frequency Identification射频识别技术)自动识别中的标签电路领域。

背景技术

射频识别技术(radio frequency identification，RFID)因为其灵活的实体架构可以根据不同的应用场合进行应用拓展。RFID技术灵巧的应用主要是依靠被称为标签(Tag)的器件，其构造功能简单，体积灵巧。随着集成电路技术的突飞猛进，标签的体积也越来越小，但集成的功能却越来越强大。并结合不同的应用场合把标签制作成各种灵巧的结构及封装形式。标签因为其电源提供的不同，可以分成主动式标签(active)和被动式标签(passive)。提供电源的模式可以决定标签的体积和结构，更能影响到RFID的通信协议。目前广泛应用的是被动式标签，因为被动式标签的电源模式是通过电磁场耦合产生的，本身并不自带电池模块。也是因为这个原因，标签体积灵巧多变。但是标签能量有限，这就影响了标签和RFID系统的整体性能。相反，主动式标签中含有电池模块，但是体积大和不易携带。

另外目前通过手机、PDA等移动手持终端来完成商务活动的场合越来越多，包括某些手机加入RFID功能以此作为高速数据通信的开启信息。含有RFID系统的终端可以通过访问手机上的标签进行数据交换，标签中的数据记载着手机的一些基本配置信息。这些信息使手机与终端达成某些握手协议以致开启某种高速数据传输通道如蓝牙或WiFi等。但是目前这些手机和标签结合使用时，手机并不能对标签进行访问，即手机主板电路和标签电路间无法进行直接的数据交换。

此外相关政府部门与企业联合推出RFID嵌入手机中的订票业务等等。RFID与移动手持设备结合形成的移动电子商务可以为用户随时随地提供所需的服务、应用、信息和娱乐。RFID与手持设备结合已经是一种趋势。但是RFID与手持设备间仍然需要更加有机的结合及互动。

发明内容

本发明还提出了带有射频电子标签的手持设备，其中标签可以通过被选择电源提供的模式，即主动式还是被动式。从而，可以提高标签的整体性能。标签内部并不包括电池模块，电池模块是手持设备的电池模块。此外，手持设备还可以直接通过数据总线控制和操作标签。

本发明提出的带射频电子标签的手持设备，其中的电子标签带有一个可以接入外部电源的电源接口电路，所述电源接口电路连接到手持设备的电源模块。

电源接口电路还可以通过开关控制电路链接到电源模块，开关控制电路控制电子标签由一路电源供电或两路电源供电。开关控制电路可以是硬件开关元件实现，也可以由CPU通过控制线进行控制。

优选的，电子标签中的标签状态机模块外接出一个控制接口A，中央处理单元通过控制接口A控制标签的工作方式的选择。

优选的，电子标签中的模拟电路模块外接出一个控制接口B，中央处理单元通过控制接口B控制模拟电路模块，以致通过标签状态机控制标签的工作方式的选择。

优选的，电子标签中的标签状态机模块外接出一个控制接口A，电子标签中的模拟电路模块外接出一个控制接口B，中央处理单元通过控制接口A和控制接口B控制标签的工作方式的选择。

优选的，电子标签中的标签存储器模块外接出一个接口C，中央处理单元通过接口C进行手持设备和标签间的数据交换；接口C同时做为标签存储器模块的控制线和数据线；或者接口C做为标签存储器模块的数据线，控制接口A做为标签存储器的控制线；或者接口C做为标签存储器模块的数据线，控制接口B做为标签存储器的控制线；或者接口C做为标签存储器模块的数据线，控制接口A、控制接口B做为标签存储器的控制线。

另外，当手持设备是手机或PDA时，电子标签可作为一个独立的电路实体放置在主板电路中或者集成到用户卡中。此外，标签电路可以由分立电子元器件搭建而成，也可以做成单一标签芯片。

本发明，使手持设备中的电子标签同时具备两路电源电路，此外，又加入了移动手持设备CPU可以直接访问标签内部电路模块如标签中的状态机(statemachine)、模拟电路模块(analog block)、存储器模块(rom/ram)等的功能。这样以来，使标签在使用的时候更加灵活，标签可以与移动手持设备结合使用，也可以单独使用；结合移动手持设备，标签可以选择被动式的电源补给方式，也可以选择主动式的电源补给方式。在主动式的标签工作模式下，可以改变传统EPC和ISO标准的调制和解调方式。数据传输的速度和误码率可以相应的提高。除此之外，CPU对标签电路进行直接的访问，使用户更加灵活的使用标签，以此拓展各种自动化业务，如前面提到的手机订票业务和开辟高速短距离通信通道等。

附图说明

图1是标签电源电路模块图；

图2是标签整体电路结构图；

图3是标签电路工作方式选择流程图；

图4是结合RFID技术的移动手持设备应用示意图；

图5是标签和手持移动设备主板的连接图。

具体实施方式

由图1可以看到标签电源电路的整体结构。电源电路包括了一个能量储存模块(storage model)和两路电源电路。能量储存模块(storage model)可以由一个电容来实现也可以通过电容网络或能使电能储存的电路实现。而电源电路的一路为RFpower(射频电源)，另一路是电源接口及其检波电路。射频电源是由于阅读器发射的射频信号通过标签射频终端(图1无表示)检波出的能量源。而external power(外部电源)电路模块实际上在专利表示的标签电路中是没有的。但是标签电路预留一个与外部电源单元连接的接口。我们看到两路电源电路相互间分开了，它们之间加入两个二极管D1、D2，以此射频电源电路和外部电源电路没有任何耦合，即从射频电源端方向流出的电流不能流入外部电源端，而同样，从外部电源端流出的电流也不能流入射频电源端。因此，储能模块可以同时被两个模块充电。当标签不处于阅读器覆盖区域，标签依然能由外部电源提供电能；而当外部电源中断时候，也可以通过阅读器耦合进行标签充电，不过前提必须处于阅读器覆盖场中。一般D1、D2是检波二极管或者是实现检波功能的电路模块。通常它们可以是肖特基二极管或者也可以是检波电路模块。

由图2可以看到标签电路的整体结构，其中它包括了状态机(state machine)、模拟电路模块(analog block)、存储器模块(rom/ram)、能量储存模块(storage model)和射频终端(RF front end)。

状态机(state machine)实现标签的控制逻辑功能，以此响应来之阅读器的指令，而阅读器指令信号已经是加载入射频信号传输过来给标签的。另外状态机还控制储存器模块(rom/ram)进行读写操作。模拟电路模块(analog block)把射频终端(RF front end)恢复的模拟数据转换成数字数据；此外，模拟电路模块把来自存储器模块(rom/ram)的数据转换成模拟电路，在射频终端中进行背射调制(backscatter modulation)并发送回阅读器。存储器模块(rom/ram)用于存储标签信息数据，可以根据具体功能及具体需求选取存储器类型，例如只读、可读写或电可擦除等等。射频终端(RF front end)包括适合背射调制(backscatter modulation)方式的调制解调模块，而调制解调模块和标签天线相连。通过天线可以发送信息。通过射频终端天线的电磁场使射频终端产生电源，并通过标签电源总线(Tag powerbus)给标签各个模块供电。同图1所示的射频电源模块(RF power)类似。标签电路的储能模块(storage model)类似与图1中的能量储存模块。

如图2所示，标签电路引出了四组外部接口(控制接口A、控制接口B、接口C、接口D)，其中控制接口A、控制接口B、接口C分别连接状态机(statemachine)、模拟电路模块(analog block)、存储器模块(rom/ram)，外部器件可以通过这些接口同标签各个模块进行数据通信。而接口D是能提供标签电源的另一条支路，即通过接口D可以给标签连接入外部电源。可以看到，接口D和射频电源线都接入标签电源总线(Tag power bus)。这就保证了标签电路同时能由两路电源给储能模块充电。即状态机(state machine)、模拟电路模块(analog block)、存储器模块(rom/ram)的电源都可以由射频终端天线耦合产生的射频电源(RF power)或者外部电源提供。

标签电路中，包含了模式自适应选取模块(图2中无标识出)，它可以判断标签是否连接上外部电源，从而选取相对应的标签工作方式是主动式还是被动式。标签自适应选择模块可以集成入图2中的状态机模块(state machine)或者模拟电路模块(analog block)中，也可以做成标签独立的一个电路模块。

此外，状态机(state machine)、模拟电路模块(analog block)和存储器模块(rom/ram)可以通过各自的I/O进行相互间相互通信。这就使手持设备通过这些外部接口更加灵活的控制标签工作方式及手持设备与标签间的数据交换。

手持设备可以通过控制接口A、控制接口B控制标签工作方式：

手持设备可以通过控制接口A控制标签状态机(state machine)，以致通过标签状态机可以控制标签进行工作方式的选择：

(1)通过手持设备的硬件/软件关断开关，标签自然工作在被动式工作方式，手持设备通过控制接口A控制标签状态机(state machine)，使其工作于被动式方式。

(2)通过手持设备的硬件/软件开启开关，手持设备通过控制接口A控制标签状态机(state machine)，使标签工作于带电源的被动式方式。

(3)通过手持设备的硬件/软件开启开关，手持设备通过控制接口A控制标签状态机(state machine)，使标签工作于主动式方式。

或者

手持设备可以通过控制接口B控制模拟电路模块(analog block)，以致通过标签状态机可以控制标签进行工作方式的选择：

(1)通过手持设备的硬件/软件关断开关，标签自然工作在被动式工作方式，手持设备通过控制接口B控制标签状态机(state machine)，使其工作于被动式方式。

(2)通过手持设备的硬件/软件开启开关，手持设备通过控制接口B控制标签状态机(state machine)，使标签工作于带电源的被动式方式。

(3)通过手持设备的硬件/软件开启开关，手持设备通过控制接口B控制标签状态机(state machine)，使标签工作于主动式方式。

或者同时通过控制接口A、控制接口B控制标签工作方式。

手持设备可以通过接口C连接标签存储器模块(rom/ram)，以此进行手持设备与标签间的数据交换。标签存储器模块(rom/ram)中，可以含有可读/写存储器和只读存储器也可以只含有只读存储器。目前的标签一般都属于前者。手持设备与标签存储器模块(rom/ram)数据交换可以分三种情况进行：

(1)控制接口A是标签存储器模块(rom/ram)控制线，接口C是标签存储器模块(rom/ram)数据线；

(2)控制接口A是标签存储器模块(rom/ram)控制线，接口C是标签存储器模块(rom/ram)数据线；

(3)控制接口A和控制接口B是标签存储器模块(rom/ram)控制线，接口C是标签存储器模块(rom/ram)数据线；

(4)接口C同时是标签存储器模块(rom/ram)是控制线也是标签存储器模块(rom/ram)数据线。

同时，状态机(state machine)、模拟电路模块(analog block)、存储器模块(rom/ram)、储能模块(storage model)和射频终端(RF front end)各个功能模块可以通过分离器件搭建电路，也可以分别、部分或者全部被集成入单一的专用芯片(ASIC)中，或者通过可编程器件如FPGA、EPLD等实现相应功能。

如图3所示是标签电路工作方式选择流程。包括了判断标识符模块、标签自适应选择模块及设备控制标签工作方式选择模块。其中判断标识符模块中的标识符F是配合用户对标签工作模式的需要给标签置的一个标志位。标志位是若干个字节或者一个字节或者一个位(bit)。当标志位符合某个约定的时候，标签会选择标签自适应选择模块或是手持设备控制标签工作方式选择模块。手持设备通过图2中的控制接口A、控制接口B、接口C向标签写入标志位内容。

标签自适应选择模块中，标签判断出是否存在外部电源进行工作方式的选择。或者是被动式或者主动式。

设备控制标签工作方式选择模块中，用户可以通过它对标签进行不同工作方式的选择，可以是硬件实现也可以是软件实现。硬件实现可以是一个外部拨动开关或者开关模块等，软件实现可以是在CPU中实现一个工作方式选择程序等。

通过以上的硬件和软件方式，用户可以选择标签进行以下几种工作方式：

(1)关断图5中的开关，标签以被动式方式工作。

(2)开启图5中的开关，标签以被动式方式工作。这样一来，标签工作在被动式方式下，依然有两路电源做为工作电源，电源提供更加稳定，标签性能会更好。

(3)开启图5中的开关，标签以主动式方式工作。

如图4所示，将RFID技术应用入移动手持设备中。其中标签可以灵活的固定入移动手持设备中，可以类似于我们通常使用的手机SIM卡，从而同阅读器通信(图中无表示)。此外，标签也可以和移动手持设备分离，单独和阅读器通信。

如图5所示，中央处理器单元(CPU)：集成了各种控制功能的单元模块，包括对数据读写，完成计数和中断控制等功能。可以针对不同的需要在CPU中集成各种特定算法。电源模块(power)：给CPU提供电源。通过CPU的控制CON端，即如图4所示，CPU控制开关的开关状态。以此开启标签与移动手持设备电源的连接。这样标签就能实现使用复合电源的功能了。

其中中央处理器单元(CPU)可以通过控制接口A、控制接口B、接口C直接和标签中的状态机(state machine)、模拟电路模块(analog block)和存储器模块(rom/ram)进行通信，这样使系统对标签的控制更加灵活和方便。

特别说明：本发明主要面向与手持设备。手持设备当然包括了各种通信移动终端，如手机、移动POS机及PDA等等移动终端；当然还包括了各种非通信手持设备，如掌上电脑，电子词典等等商务终端。

上述具体实施方式以较佳实施例对本发明进行了说明，但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，可以做出各种可能的等同改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims

1.一种带射频电子标签的手持设备，其特征在于，所述手持设备中的电子标签带有一个电源接口电路，电子标签通过电源接口电路连接到手持设备的电源模块。

2.如权利要求1所述的手持设备，其特征在于，所述手持设备还包括一个开关控制电路，电源接口电路通过开关控制电路连接到手持设备的电源模块，开关控制电路控制电子标签的电源供电方式为单电源或双电源供电。

3.如权利要求2所述的手持设备，其特征在于，所述的开关控制电路是硬件开关器件。

4.如权利要求2所述的手持设备，其特征在于，所述的开关控制电路由手持设备的中央处理单元通过控制线进行开关控制。

5.如权利要求2所述的手持设备，其特征在于，电子标签中的标签状态机模块外接出一个控制接口A，中央处理单元通过控制接口A控制标签的工作方式的选择。

6.如权利要求2所述的手持设备，其特征在于，电子标签中的模拟电路模块外接出一个控制接口B，中央处理单元通过控制接口B控制模拟电路模块，以致通过标签状态机控制标签的工作方式的选择。

7.如权利要求2所述的手持设备，其特征在于，电子标签中的标签状态机模块外接出一个控制接口A，电子标签中的模拟电路模块外接出一个控制接口B，中央处理单元通过控制接口A和控制接口B控制标签的工作方式的选择。

8.如权利要求2所述的手持设备，其特征在于，电子标签中的标签存储器模块外接出一个接口C，中央处理单元通过接口C进行手持设备和标签间的数据交换；接口C同时做为标签存储器模块的控制线和数据线。

9.如权利要求5所述的手持设备，其特征在于，电子标签中的标签存储器模块外接出一个接口C，中央处理单元通过接口C进行手持设备和标签间的数据交换；接口C做为标签存储器模块的数据线，控制接口A作为标签存储器的控制线。

10.如权利要求6所述的手持设备，其特征在于，电子标签中的标签存储器模块外接出一个接口C，中央处理单元通过接口C进行手持设备和标签间的数据交换；接口C做为标签存储器模块的数据线，控制接口B作为标签存储器的控制线。

11.如权利要求7所述的手持设备，其特征在于，电子标签中的标签存储器模块外接出一个接口C，中央处理单元通过接口C进行手持设备和标签间的数据交换；接口C做为标签存储器模块的数据线，控制接口A、控制接口B作为标签存储器的控制线。

12.如权利要求1所述的手持设备，当手持设备是手机或PDA时，所述的电子标签可与手持设备电路通过电路连接存在于主板电路中或者集成到用户卡中。