CN101185085B - Rfid应答器 - Google Patents

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Abstract

一种用于应答器(1)的集成电路(1a)，其中所述集成电路(1a)能够在切换时间帧(TF2)内在TTF(应答器先发言)-模式和RTF(阅读器先发言)-模式之间切换，其中切换时间帧(TF2)的位置能够相对于分配给TTF-模式的时间帧(TF1)移动。在优选实施方式中，切换时间帧(TF2)按照默认设置处于分配给TTF-模式的时间帧(TF1)之前。在应答器(1)初始化之后，将切换时间帧(TF2)切换到所述时间帧之后的位置。

Description

RFID应答器
技术领域
本发明涉及一种用于应答器的集成电路，该集成电路能够在切换时间帧之内在TTF和RTF模式之间切换。
本发明此外还涉及一种具有集成电路的应答器，该集成电路能够在切换时间帧之内在TTF和RTF模式之间切换。
本发明还涉及一种对能够在切换时间帧之内在TTF和RTF模式之间切换的应答器进行初始化的方法。
背景技术
在本文中，应当将应答器理解为指的是布置成用于在处于收发信机的通信范围内的时候与所述收发信机通信的电子装置。在本文中，应当将收发信机的通信范围理解为指的是由收发信机提供的、用来激励和/或启动应答器和/或将数据传递到应答器的交变电磁场。
通常将应答器(比如公知的RFID-标签(“射频识别标签”))形成为具有天线和符合要求的外壳材料的芯片(集成电路(IC))。天线是要被接收和发射的无线电波的物理接口。天线的构造依据应答器自身和它的工作频率而各有不同。低频天线通常由电线线圈制成，而高频天线通常由蚀刻线圈制成或者用导电墨水印刷而成。根据具体应用，应答器可以具有玻璃外壳或者环氧树脂外壳，或者它可以是标签、卡等。大体上，应答器可以是无源的、由电池辅助的或者有源的。
如果应答器是无源的，则它会从由收发信机(例如，用于RFID-标签的读取/写入单位，也称为“阅读器”)发来的信号中得到它的全部电力。使用这一无线电波来携带数据的应答器也能够将其转换为电力。这意味着无源应答器仅仅在它处于收发信机的通信范围之内的时候才能得到电力供应。
与此不同，有源应答器具有它们自己的电源并且可以具有比无源标签更远的范围和更大的存储空间。应答器使用所谓的“空中接口”与收发信机进行通信。这是针对收发信机和应答器之间的无线通信的技术规范，并且包括载波频率、位数据速率、编码方法和可能需要的任何其它参数。例如，ISO18000是针对用于项目管理的空中接口的标准。
应答器和收发信机之间的通信可以以不同的方式实现。某些传统的RFID-应答器设计成用于在RTF-模式(“阅读器先发言模式”)下或在TTF-模式(“应答器先发言模式”)下操作。
工作在TTF-模式下的应答器在它检测到存在收发信机时通过发射身份标识(ID)来将它自己告知该收发信机。在无源应答器的情况下，应答器只要一得到电力就开始发言。换句话说，无源应答器是借助该应答器在进入收发信机通信范围的时候加电这一事实而得以检测到的。
有源应答器在任何时候都可以发言。在TTF模式下，有源应答器可以这样自己主动地进入工作状态，而不必由收发信机为此对其进行询问。
在RTF模式下，应答器只是等待，直到它接收到来自收发信机的请求。这意味着，即使可以将应答器启用，直到它接收到请求之前它也并不发言。在RTF-模式下，可以由收发信机向应答器写入数据或者从应答器中读取数据。
由于不能将仅仅在TTF-模式下工作的应答器切换到读取/写入模式，因此这种类型的应答器并不具有诸如在应答器上直接脱机数据存储这样的附加功能。为了克服这种缺陷，推出了能够借助由收发信机给出的切换指令从TTF模式切换到RTF-模式的应答器。这种“可切换”应答器在现有技术中称为“PCF7930”(由Philips生产的应答器)。在下文中将会解释说明使用PCF7930应答器的现有通信系统，其中：
图1是按照现有技术的通信系统的电路框图。
图2是按照现有技术的应答器与收发信机之间的通信的流程图。
在图1中，通信系统包括PCF7930型应答器1’。应答器1’包括谐振电路2和集成电路(IC)1a’。在应答器1’的IC1a’上集成了两种功能。第一种功能是电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)3。第二种功能是用于电源、时钟恢复和数据处理的无接触接口(CIF)4’。
可以借助收发信机5使应答器1’在TTF-模式和RTF-模式之间切换。收发信机5包括数据编码器6和数据解码器7以及用于数据传输的调制器8和解调器9。收发信机5用预定频率(例如，125kHz)生成RF-场。收发信机5布置成用于将时钟信号c供应给计算机10并且将从应答器1’接收到的数据输出到计算机10以及从计算机10接收输入数据d’。
图2表示应答器1’按照默认设置在它启动时处于TTF-模式。当应答器1’感测到收发信机5的磁场时，启用TTF模式。在图2中，启动应答器1’或者应答器1’进入收发信机5的通信范围时的时间点由BEG表示。在图2中，时间t增加的方向借助箭头表示。在启动之后，应答器1’在TTF时间帧TF1内向收发信机5循环发送多个数据块，例如，BL1、BL2、BL3。在发出了最后一个数据块BL3的时候，在再次开始发送第一个数据块BL1之前，给出没有数据传递的短切换时间帧TF2。在切换时间帧TF2内，可以借助由收发信机5给出的切换脉冲使应答器1’切换到RTF-模式。该切换脉冲也可以是切换命令。在RTF-模式下，可以向应答器1’的EEPROM内写入数据。
收发信机5因为在切换时间帧TF2期间没有接收到数据这一实际情况而识别出这一切换时间帧TF2。如果在切换时间帧TF2内没有给出切换脉冲，则应答器1’仍然继续处于TTF-模式并且继续向收发信机5发送它的数据。
前面提到的实施方式的缺点是应答器的初始化会花费很长时间。应答器的初始化意思是指建立进一步使用应答器所必需的初始条件，例如，应答器的初始程控或者设置或激活访问存储器的口令，等等。初始化通常是通过将应答器的进一步使用所必需的初始数据(比如应答器ID等)存储到应答器中来完成的。由于应答器按照缺省设置是处于TTF-模式下的，因此必须要等待一段切换时间帧才能将初始数据存储到应答器中。
在生产商或零售商想要初始化成千上万应答器的情况下，对切换窗口的额外等待时间会变成重大的成本因素。
发明内容
本发明的目的是给出一种开篇段落中提到的那种类型的集成电路、第二段中提到的那种类型的应答器和第三段中提到的那种类型的方法，它们排除了前文介绍的缺陷。
为了实现上述目的，按照本发明的集成电路具有可以表征为如下的特征：
一种用于应答器的集成电路，该集成电路能够在切换时间帧内在TTF-模式和RTF-模式之间切换，其中切换时间帧的位置能够相对于分配给TTF-模式的时间帧移动。
为了实现上述目的，按照本发明的应答器具有可以表征为如下的特征：
一种具有按照本发明的集成电路的应答器。
为了实现上述目的，按照本发明的方法具有可以表征为如下的特征：
一种初始化应答器的方法，所述应答器能够在切换时间帧内在TTF-模式和RTF-模式之间切换，其中在将进一步使用该应答器所必需的初始数据写入到应答器中和/或建立了进一步使用该应答器所必需的初始条件之后，切换时间帧的位置能够相对于分配给TTF-模式的时间帧移动。
本发明的特征造就了这样的优点：应答器初始化所需的时间明显减少。此外，实现了这样的优点：减少应答器初始化所需的时间量有助于降低制造成本。
按照本发明的实施方式，切换时间帧的位置能够在分配给TTF-模式的时间帧之前的位置与所述分配给TTF-模式的时间帧之后的位置之间移动。通过在将初始数据写入到应答器中和/或建立了初始条件之后，在分配给TTF-模式的时间帧之前的位置与所述分配给TTF-模式的时间帧之后的位置之间移动切换时间帧的位置，能够很容易地按照使用的要求来改变切换时间帧的位置。
按照本发明的优选实施方式，切换时间帧的位置能够从分配给TTF-模式的时间帧之前的位置移动到所述分配给TTF-模式的时间帧之后的位置，在将进一步使用应答器所必需的初始数据写入到应答器中和/或建立了进一步使用应答器所必需的初始条件之后，将切换时间帧从分配给TTF-模式的时间帧之前的位置有益地移动到所述分配给TTF-模式的时间帧之后的位置，并且其中切换时间帧的缺省位置在集成电路初始化前分配给TTF-模式的时间帧之前。这造就了这样的优点：能够非常快速地初始化该集成电路，并且还能够在进入收发信机的通信范围之后由收发信机非常快速地识别该集成电路。
不过，已经证明了下述情况是非常有益的：切换时间帧的位置能够从分配给TTF-模式的时间帧之后的位置移动到分配给TTF-模式的时间帧之前的位置，其中在将进一步使用应答器所必需的初始数据写入到应答器中和/或建立了进一步使用应答器所必需的初始条件之后将切换时间帧从分配给TTF-模式的时间帧之后的位置有益地移动到所述分配给TTF-模式地时间帧之前的位置。这造就了这样的优点：在集成电路初始化之后，能够在进入收发信机的通信范围之后立即将该集成电路切换到能够将数据写入到该集成电路中的模式。
从下文介绍的实施方式中，将会明显看出本发明的这些和其它方面，并且将会参照下文介绍的实施方式阐述本发明的这些和其它方面。
附图说明
在下文中将会参照附图中所示的实施方式仅仅作为非限定性的实例来更加详细地介绍本发明。
图1是按照现有技术的通信系统的电路框图。
图2是按照现有技术的应答器与收发信机之间的通信的流程图。
图3表示按照本发明的应答器。
图4表示按照本发明的应答器在其初始化之前的内部状态的定时图。
图5表示按照本发明的应答器在其初始化完成之后的内部状态的定时图。
这些附图是示意性的并且并非是按比例画出的，并且不同附图中的相同附图标记指代对应的元件。对于本领域技术人员而言，显而易见的是可能在不超出真实的发明构思情况下而存在本发明的其它可供选用的但是并不等价的实施方式，并且本发明的范围仅仅是由权利要求限定的。
具体实施方式
在图3中，应答器1包括具有EEPROM 3的IC1a和用于电源、时钟恢复和数据处理的无接触接口(CIF)4。此外，应答器1包括谐振电路2。IC1a能够在切换时间帧TF2内在TTF-模式和RTF-模式之间切换。
与现有应答器1’不同，切换时间帧TF2的位置可以相对于分配给TTF-模式的时间帧TF1移动。切换时间帧TF2的位置因此能够在分配给TTF-模式的时间帧TF1之前的位置与所述分配给TTF-模式的时间帧TF1之后的位置之间移动。
按照图4中所示的本发明的优选实施方式，切换时间帧TF2的默认位置按时间顺序出现在进行应答器1的初始化之前分配给TTF模式的时间帧TF1之前。时间t增加的方向由在图4中箭头表示，而启用应答器1的时间点由BEG表示。
这具有这样的优点：可以以非常快速的方式配置应答器1，因为用来初始化应答器1的收发信机5不必一直等到TTF-模式被中断。为了进行初始化，可以在CIF的数据存储器中设置“初始化位”。在完成初始化之后，可以将该“初始化位”删除。
按照本发明的优选实施方式，在将初始数据写入到应答器1之后，将切换时间帧TF2从分配给TTF-模式的时间帧TF1之前的位置(图4)切换到所述分配给TTF-模式的时间帧TF1之后的位置(图5)。这可以通过删除前面所述的“初始化位”来实现，删除“初始化位”使得时隙TF2移动到时隙TF1之后。这意味着，在完成应答器1的初始化之后，分配给TTF模式的时间帧TF1按照时间顺序先于应答器1的切换时间帧TF2出现。这有这样的优点：应答器1可以非常快速地得到识别，因为不必在进入收发信机5的通信范围的时候等待由收发信机5提供的可能有的切换信号，这一进入是由CIF4借助谐振电路2的输出信号检测到的。按照本段中提到的本发明的实施方式，在进入收发信机5的通信范围时，时间帧TF1、TF2出现的时间序列是：TF1、TF2、TF1、TF2、...。应当注意，数据块BL1、BL2、BL3可以大体上相同(BL1＝BL2＝BL3)或者可以包括不同的数据。还可以这样：以接连的方式数次发射同一物理数据块。
在完成应答器1的初始化之后，与收发信机5进行通信的操作进程与使用按照现有技术的应答器1’的情况是一样的。
不过，按照本发明的另一种实施方式，可以将切换时间帧TF2从时间帧TF1之后的初始位置移动到时间帧TF1之前的位置。这意味着能够将IC1a和应答器1切换到在进入收发信机5的通信范围时切换时间帧TF2首次出现的时候所处的模式。按照本段中提到的本发明的实施方式，在进入收发信机5的通信范围时，时间帧TF1、TF2出现的时间序列是：TF2、TF1、TF2、TF1、...。
按照本发明的另一种实施方式，切换时间帧TF2的位置可以在任何时候在时间帧TF1之前的位置与时间帧TF1之后的位置之间切换。这意味着能够将切换时间帧TF2切换到或者切换离开分配给TTF-模式的时间帧TF1之前或之后的位置。因此能够按照正在使用的应用的要求来改变切换时间帧TF2和分配给TTF-模式的时间帧TF1出现的时间顺序。
移动切换时间帧TF2的时间先后位置的功能是例如借助适当的程控或者硬接线集成在IC1a中的。切换时间帧TF2可以是在处于收发信机5的通信范围内的时候借助发送给应答器1的命令来移动的，或者是按照预定的条件(例如，进入收发信机5的通信范围的次数)自动移动的，或者是在首次写入操作时隐含地移动的，等等。
应当注意，前面提到的实施方式是图解说明而不是对本发明加以限制，并且本领域技术人员应该是能够在不超出由所附权利要求定义的本发明的范围的情况下设计出很多可供选用的实施方式。在权利要求里，置于括号中的任何附图标记都不应看作是对权利要求的限定。动词“包括”及其同义词的使用并不排除除了任何权利要求中或说明书中从整体上看提出的那些元件或步骤之外还存在其它的元件或步骤的可能。采用单数方式提及元件并不排斥这种元件的多数方式引用并且反之亦然。在列举出数个装置的装置权利要求中，这些装置中的若干个可以由一个且同一个硬件制品来具体实现。在相互不同的从属权利要求中叙述特定手段这一表面现象并不表明使用这些手段的组合没有有益效果。

Claims (10)

1.一种用于应答器(1)的集成电路(1a)，该集成电路(1a)能够在切换时间帧(TF2)内在应答器先发言模式和阅读器先发言模式之间切换，其中在将进一步使用该应答器(1)所必需的初始数据写入到应答器(1)中和/或建立了进一步使用该应答器(1)所必需的初始条件之后，切换时间帧(TF2)的位置能够相对于分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)移动。
2.按照权利要求1所述的集成电路(1a)，其中切换时间帧(TF2)的位置能够在分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之前的位置与所述分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之后的位置之间移动。
3.按照权利要求1所述的集成电路(1a)，其中切换时间帧(TF2)的位置能够从分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之前的位置移动到所述分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之后的位置。
4.按照权利要求1所述的集成电路(1a)，其中切换时间帧(TF2)的位置能够从分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之后的位置移动到分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之前的位置。
5.按照权利要求1到4中任何一项所述的集成电路(1a)，其中切换时间帧(TF2)的默认位置处在在所述集成电路(1a)的初始化前分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之前。
6.一种具有权利要求1到5中任何一项所述的集成电路(1a)的应答器(1)。
7.一种初始化应答器(1)的方法，所述应答器(1)能够在切换时间帧(TF2)内在应答器先发言模式和阅读器先发言模式之间切换，其中在将进一步使用该应答器(1)所必需的初始数据写入到应答器(1)中和/或建立了进一步使用该应答器(1)所必需的初始条件之后，切换时间帧(TF2)的位置相对于分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)移动。
8.按照权利要求7所述的方法，其中在将进一步使用应答器(1)所必需的初始数据写入到应答器(1)中和/或建立了进一步使用应答器(1)所必需的初始条件之后，在分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之前的位置与所述分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之后的位置之间移动切换时间帧(TF2)的位置。
9.按照权利要求7所述的方法，其中在将进一步使用应答器(1)所必需的初始数据写入到应答器(1)中和/或建立了进一步使用应答器(1)所必需的初始条件之后，将切换时间帧(TF2)从分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之前的位置移动到所述分配给应答器先发言模式的时间帧(TF2)之后的位置。
10.按照权利要求7所述的方法，其中在将进一步使用应答器(1)所必需的初始数据写入到应答器(1)中和/或建立了进一步使用应答器(1)所必需的初始条件之后，将切换时间帧(TF2)从分配给应答器先发言模式的时间帧(TF1)之后的位置移动到所述分配给应答器先发言模式的时间帧(TF2)之前的位置。
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