CN101206709A - 读取状态保持电路及读取状态保持方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种读取状态保持电路及读取状态保持方法，读取状态保持电路包括：电荷储存单元、充电电路、感应电路及状态指示器，充电电路耦接于电荷储存单元，用以对电荷储存单元充电；感应电路耦接于电荷储存单元，用以感测电荷储存单元所储存的电压位准；状态指示器耦接于感应电路，用以输出指示讯号，以响应于感测的电压位准。读取状态保持方法包括：主张一已读取的讯号；升高该已读取讯号的位准；以及利用一NMOS晶体管对一电容充电，以响应于升高位准的已读取讯号的位准。

Description

读取状态保持电路及读取状态保持方法

技术领域

本发明涉及一种应用于无线射频辨识的读取状态保持电路。还涉及一种读取状态保持方法。

背景技术

无线射频辨识(Radio Frequency Identification，RFID)系统是利用无线电波来传送辨识数据，让管理者能以无线的方式管理货品。无线辨识系统系由多个无线射频辨识标签(Radio Frequency Identification tag，后文简称RFID标签)与读取器所组成。无线射频辨识系统应用于货品的管理上时，每个货品都会具有一个RFID标签并储存对应的辨识数据，例如货品的产品名称、货源或进货日期等等数据。而如何在这么多RFID标签中，搜寻到使用者欲找寻的辨识数据或列出辨识范围内所有的货品清单是RFID系统上常见的操作。

在多个RFID标签中，当读取器读取其中一个RFID卷标所储存的辨识数据时，经辨识不是使用者欲找寻的特定辨识数据或读取出此货品的辨识数据时，读取器便发出指令(instruction)命令此RFID标签设定为「已被读取过状态」。所以在一定时间内，此RFID标签再次接收到读取器所发出的射频能量时，便会响应读取器自己已经被读取过了，或者在预定期间内不对读取器作任何回应。以此方式便可以逐次减少需要被读取的RFID标签的数量，直到搜寻所需的特定辨识数据或列出所有的货品清单为止。然而，在读取器持续读取其它未被读取过的RFID标签的过程中，已被读取过的RFID标签所设定的「已被读取过状态」若无法保持住时，便会产生重复读取的情况，进而造成搜寻效率降低。严重时，即搜寻的时间太长的情况下，将造成大量的被读取过的RFID标签所设定的「已被读取过状态」无法保持住而导致不断地重复读取，或更进而导致无法搜寻到所需的特定辨识数据。

因此，如何在读取器搜寻的时间内，确保RFID标签的「已被读取过状态」能够保持住乃是目前RFID领域需要探讨的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种读取状态保持电路，它能够确保RFID标签的「已被读取过状态」在读取器搜寻的时间内一直有效，进而提高搜寻效率。本发明解决的另一个技术问题是提供一种读取状态保持方法，它同样可以能够确保RFID标签的「已被读取过状态」在读取器搜寻的时间内一直有效，进而提高搜寻效率。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种读取状态保持电路，用于无线射频辨识中，该读取状态保持电路包括：一电荷储存单元；一充电电路，耦接于该电荷储存单元，用以对该电荷储存单元充电；一感应电路，耦接于该电荷储存单元，用以感测该电荷储存单元的一电压位准；以及一状态指示器，耦接于该感应电路，用以输出一指示讯号，以响应于该电压位准。

另外，本发明还提供了一种读取状态保持方法，它包括：主张一已读取的讯号；升高该已读取讯号的位准；以及利用一NMOS晶体管对一电容充电，以响应于升高位准的已读取讯号的位准。

因为本发明的读取状态保持电路，可于读取器在读取众多RFID标签的过程中，即射频讯号在ON/OFF变化的周期内，经由本发明的读取状态保持电路，使电荷储存单元于射频讯号OFF时，有效保持住其读取状态，使电压位准不会低于预设电压位准VX，当射频讯号ON时可以重新设定状态指示器的状态并重新对电荷储存单元充电。如此，避免了搜寻的时间太长的情况下，造成大量的被读取过的RFID标签所设定的「已被读取过状态」无法保持住，而导致不断地重复读取的问题，或导致无法搜寻到所需的特定辨识数据的情况。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是一种无线射频辨识系统的示意图。

图2是读取状态保持电路的电路图。

图3是根据本发明较佳实施例的读取状态保持电路的方块图。

图4是根据本发明较佳实施例的读取状态保持电路的电路图。

图5是根据本发明较佳实施例的倍压器的电路图。

图6是根据本发明较佳实施例的读取状态保持方法的流程图。

【主要组件符号说明】

100：无线射频辨识系统

102：无线射频辨识标签

104：读取器

106：芯片

108：天线

110：控制电路

112：非挥发性内存

202：PMOS晶体管

204：电容

300：读取状态保持电路

301：电荷储存单元

302：充电电路

304：感应电路

306：正反器

312：倍压器

314：NMOS晶体管

400：读取状态保持电路

401：电容

406：正反器

412：倍压器

414、420、422：晶体管

424：或非门

502、504：反相器

506：电容

具体实施方式

本发明提供一种读取状态保持电路可以在读取器对无线射频辨识标签操作的过程中，例如搜寻或列出货品清单时，确保无线射频辨识标签的”已被读取过状态”可以被保持住。如此一来可以提高读取器于搜寻过程中辨识特定数据或列出货品清单的效率。

请参照图1，其是一种无线射频辨识系统的示意图。无线射频辨识系统100包括无线射频辨识标签(RadioFrequency Identification tag，后文简称RFID标签)102、读取器(reader)104与控制读取器104或对读取器104的数据做处理的系统(未绘示于第1图中)。此RFID卷标102包括芯片106及天线108。天线108用以接收读取器104所发出的无线射频讯号RF。芯片106包括控制电路110与非挥发性内存112。控制电路110与天线108电连接，其用以执行RFID标签102的相关操作，例如对非挥发性内存112执行存取动作或是设定RFID标签102的状态。非挥发性内存112用以储存辨识数据ID，例如闪存。

有关于在搜寻RFID标签102过程中，控制电路110应该实施可以设定「已被读取过状态」的电路，以供读取器104发出指令命令此RFID卷标102设定为「已被读取过状态」。第2图显示直觉地设计读取状态保持电路的电路图，包含PMOS晶体管及电容204，直觉地可利用PMOS晶体管202对电容204充电以提供是否读取的信息。但是，P型金氧半导体202天生有漏电的缺憾，并不是一种理想的设计。

第3图显示根据本发明较佳实施例的读取状态保持电路300方块图，包括电荷储存单元301、充电电路302、感应电路304与正反器306。电荷储存单元301例如为电容，可由半导体组件实现。读取状态保持电路300可以实施于第1图的控制电路110中，用以当此RFID卷标102的辨识数据ID被读取过时，对电荷储存单元301充电并输出一指示讯号IS至控制电路110中的相关下级电路，此指示讯号IS用以指示辨识数据ID是否有被读取过。此外，读取状态保持电路300还用于当RFID标签102接收到RF能量时，正确地读取电荷储存单元301的电压位准、并适时地对电荷储存单元202重新充电以确保「已被读取过状态」可以保持住。

当辨识数据ID被读取过时，藉由设定讯号SET_IDF，使得充电电路302对电荷储存单元301充电，以使电荷储存单元301充电至某一电压位准，例如+2.5伏特。感应电路304感测电荷储存单元301所储存的电压位准以设定正反器306的状态，例如将正反器306的状态设定为”1”或”0”，正反器306依据其状态为”1”或”0”以据以输出指示讯号IS。举例而言，当电荷储存单元301所储存的电压位准高于一预设电压位准VX时，感应电路304感测电荷储存单元202所储存的电压位准，以设定正反器306的状态为”1”以使正反器306输出的指示讯号IS表示为”已被读取过状态”。藉此控制电路110中的相关下级电路便可藉由指示讯号IS得知RFID卷标102的辨识数据ID  经被读取器104读取过；更进一步，根据指示讯号IS可判断电荷储存单元202是否需要由充电电路302予以重新充电。

进一步来说，读取器104欲找寻的特定辨识数据或列出辨识范围内所有的货品清单时，藉由上述读取状态保持电路300将可提高搜寻与列出货品清单的效率。例如在多个RFID标签102(1)~102(N)应用环境中，N系为正整数，当读取器104读取第一个RFID标签102(1)所储存的辨识数据ID(1)后，经辨识不是使用者欲找寻的特定辨识数据或读取出此货品的辨识数据时，读取器104便发出指令命令此第一个RFID标签102(1)设定为「已被读取过状态」，令充电电路302对电荷储存单元301充电以让感应电路304将正反器306设定为状态”1”，代表「已被读取过状态」。之后，在读取器104在读取其它RFID标签102(2)~102(N)过程中，第一个RFID标签102(1)接收到读取器104所发出的射频能量时，当电荷储存单元301(1)的电压位准高于一预设电压位准VX时，感应电路304(1)设定正反器306的状态为”1”，可依据正反器306的状态，令充电电路302重新对电荷储存单元202充电，以使电荷储存单元301的电压位准重新提高至预设的电压位准，例如+2.5伏特，以使「已被读取过状态」能再次被保持住。

请再参考第3图的读取状态保持电路300，可藉由主张设定讯号SET_IDF，使得充电电路302对电荷储存单元301充电，较佳地，充电电路302包含倍压器(voltagedoubler)312以及N型金氧半导体(NMOS)晶体管314，电荷储存单元301例如为电容，可由半导体组件实现。利用NMOS晶体管314对电荷储存单元301充电，具有不易漏电的优点，对于没有主动电源的RFID标签相当有利；但是由于NMOS晶体管314受制于栅极电压，漏极-源极间存在电压差，影响对电荷储存单元301的最终充电电压。当电荷储存单元301的充电电压低时，随着时间流逝，便容易遗失其中储存的信息。于本实施例中，利用倍压器312将设定讯号SET_IDF的位准增倍，灌入NMOS晶体管314的栅极，令NMOS晶体管314对电荷储存单元301充电，可使电荷储存单元301的充电电压尽量充高到V_DD，充电完毕后，NMOS晶体管314的不漏电特性又可以使电荷储存单元301的电压长久保持，甚至高达2秒钟以上。如此一来，即使RFID标签设定了「已被读取过状态」后，读取器可令RFID标签进入睡眠状态，在RFID标签醒来后仍可正确地保有其「已被读取过状态」，而不会错乱，甚至导致搜寻失败，在众多RFID标签的搜寻过程中是十分有利的。

第4图显示根据本发明较佳实施例的读取状态保持电路400的详细电路图，藉由设定讯号SET_IDF下达设定已读取状态的命令，经过倍压器412将讯号SET_IDF的位准增高，以拉高NMOS晶体管414的栅极的电压，以对电容401充电，以将已读取状态的储存充电于电容401的X节点。RFID卷标对读取状态保持电路400下达读取目前读取状态的命令时，透过读取讯号READ_IDF下达读取命令，使得感应电路感测电容401的X节点的位准；于此实施例中，利用PMOS晶体管420、NMOS晶体管422及或非门424感测X节点的位准，讯号READ_IDF触发正反器406以将感测结果设定输出指示讯号IS，以供RFID卷标其余电路之后续处理，应注意到，X节点耦接于NMOS晶体管422的栅极，以及NMOS晶体管414的有效充电及不漏电的优良特性，使得X节点所储存的电压可以维持很久，而且只要感测电路中的或非门424所接收的位准高于最低的操作电压，「已读取状态」皆可正确地保持且可被正确地输出于指示讯号IS。另外，X节点可以另外实施一放电清除状态电路，以清除X节点所储存的电压，于此不赘述。

第5图显示根据本发明较佳实施例的第4图中读取状态保持电路400的倍压器412的详细电路图，倍压器412接收讯号SET_IDF，经过两个反相器502、504以及电容506后，便可产生倍压的输出，以控制第4图中NMOS晶体管414进行充电与否。

本发明上述实施例所揭露的读取状态保持电路，可于读取器在读取众多RFID标签的过程中，即射频讯号在ON/OFF变化的周期内，经由本发明的读取状态保持电路，使电荷储存单元于射频讯号OFF时，有效保持住其读取状态，使电压位准不会低于上述预设电压位准VX，当射频讯号ON时可以重新设定正反器的状态并重新对电荷储存单元充电。如此，避免了搜寻的时间太长的情况下，造成大量的被读取过的RFID标签所设定的「已被读取过状态」无法保持住，而导致不断地重复读取的问题，或导致无法搜寻到所需的特定辨识数据的情况。

第6图显示根据本发明较佳实施例的读取状态保持方法的流程图，流程从步骤600开始，进入步骤610，主张一已读取的讯号；步骤620，升高已读取讯号的位准，例如可以利用倍压器加倍该已读取讯号的位准；步骤630，利用NMOS晶体管对一电容充电，以响应于升高位准的已读取讯号；步骤640，感测电容所储存的电压位准；步骤650，根据感测的电压位准产生指示讯号，以指示是否已经读取的状态。

综上所述，本发明揭示一种读取状态保持电路，可用于无线射频辨识中，读取状态保持电路包括：电荷储存单元、充电电路、感应电路及状态指示器，充电电路耦接于电荷储存单元，用以对电荷储存单元充电；感应电路耦接于电荷储存单元，用以感测电荷储存单元所储存的电压位准；状态指示器耦接于感应电路，用以输出指示讯号，以响应于感测的电压位准。电荷储存单元可为电容，状态指示器可为正反器。读取状态保持电路可接收一读取讯号，以触发感应电路以及状态指示器，以感测电荷储存单元的电压位准并产生指示讯号；感应电路可包含PMOS晶体管、NMOS晶体管及或非门，PMOS晶体管的漏极耦接于NMOS晶体管的漏极及该或非门，而电荷储存单元耦接于NMOS晶体管的栅极，以感测电荷储存单元所储存的电压位准。较佳地，读取状态保持电路与RFID卷标整合实施于单一半导体芯片中。

Claims (10)

1.一种读取状态保持电路，用于无线射频辨识中，其特征在于，该读取状态保持电路包括：

一电荷储存单元；

一充电电路，耦接于该电荷储存单元，用以对该电荷储存单元充电；

一感应电路，耦接于该电荷储存单元，用以感测该电荷储存单元的一电压位准；以及

一状态指示器，耦接于该感应电路，用以输出一指示讯号，以响应于该电压位准。

2.如权利要求1所述的读取状态保持电路，其特征在于，其中该状态指示器系为一正反器。

3.如权利要求1所述的读取状态保持电路，其特征在于，其中该电荷储存单元为一电容。

4.如权利要求1所述的读取状态保持电路，其特征在于，其中，该读取状态保持电路应用于一无线射频辨识标签中，该无线射频辨识卷标依据该指示讯号响应一读取器是否被读取过。

5.如权利要求1所述的读取状态保持电路，其特征在于，其中该读取状态保持电路可接收一读取讯号，以触发该感应电路及该状态指示器，以感测该电荷储存单元的电压位准并产生该指示讯号。

6.如权利要求1所述的读取状态保持电路，其特征在于，其中该充电电路包含：

一倍压器；以及

一NMOS晶体管，耦接于该倍压器，

其中，该倍压器接收一设定讯号并倍增该设定讯号的位准，以控制该NMOS晶体管对该电荷储存单元充电。

7.一种读取状态保持方法，其特征在于，它包括：

主张一已读取的讯号；

升高该已读取讯号的位准；以及

利用一NMOS晶体管对一电容充电，以响应于升高位准的已读取讯号的位准。

8.如权利要求7所述的读取状态保持方法，其特征在于，其中，该升高位准的步骤是利用一倍压器加倍该已读取讯号的位准。

9.如权利要求7所述的读取状态保持方法，其特征在于，更包含感测该电容所储存的一电压位准的步骤。

10.如权利要求9所述的读取状态保持方法，其特征在于，更包含步骤：根据该感测的电压位准产生一指示讯号，以指示一是否已经读取的状态。

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