CN101290650B - 可具不动作状态的射频电子标签及其读取系统与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可具不动作状态的射频电子标签及其读取系统与控制方法，该不动作状态与电子标签电源不相关，该不动作状态与该电子标签重设相关联。一般而言，在一实施例中，该电子标签具有一天线、一射频接口和一控制逻辑，该射频接口与该天线相连接，以及该控制逻辑相对应一事件起始一沉睡模式，该沉睡模式具有该不动作状态且与电源不相关，且该控制逻辑在该不动作状态结束后，可提供一跟随状态，其中该跟随状态起始该通讯机制。
Description
技术领域
本发明涉及RFID电子标签设计及其读取系统与方法，例如，一RFID芯片用于电子标签通讯和管理。
背景技术
传统的RFID电子标签具有一些不动作的功能，当在一范围内读取大量的RFID电子标签时，可使用该功能。当一特定电子标签已经被读取过后，当该电子标签具有电源时，该特定电子标签可设为不动作的状态，以避免该特定电子标签再次被读取。传统电子标签可提供一不动作状态。该不动作状态与电源相关联，例如，需藉由一读取器或是一电荷储存装置，以维持电子标签的电源(如，在电子标签的电源中并联一大电容，当电子标签暂时离开读取器的可读取范围时，电子标签不会失去电源)。该不动作状态可以与电子标签电源不相关，例如，利用电子标签内部时脉，阻断电子标签的输入端或是输出端，该内部时脉不需要电源(例如，接收一″CLOCK″指令，一串联开关)。当输入被阻断时，该电子标签无法辨识读取器传送的指令，如美国专利US5963144，该一串联开关可以中断天线的连接，该串联开关是一RC电路。当输出被阻断，该电子标签可以继续辨识读取器传送的指令，但是无法产生相对应的动作，如美国专利申请公开No.2002/0097143A1，其阻断输出端的输出信号。
发明内容
本发明的主要目的提供一种可具不动作状态的电子标签及其读取系统与控制方法，该电子标签具有一不动作状态，且该不动作状态与电子标签电源无关。该不动作状态与该电子标签重设相关联。
本发明的电子标签的控制方法，其包括下列步骤：
一被动式电子标签接收一电源；
该被动式电子标签接收一指令序列的指令；以及
该被动式电子标签进入一沉睡模式，该沉睡模式具有一指令序列的重设和一不动作状态，且该不动作状态与电子标签的电源不相关，当接收一唤醒指令或该不动作状态的内部终止后，离开该沉睡模式。
其次提供一种电子标签的读取系统，其包括：
一被动式电子标签的读取器，该读取器可传送数个指令，该数个指令具有至少一指令序列，可辨识一物品上的电子标签；以及
复数个被动式电子标签，每一个电子标签装设于一物品上，且每一个电子标签具有一射频子系统和一控制逻辑，该控制逻辑与该射频子系统相耦接。其中，该控制逻辑可以重设该电子标签的通讯状态，且在至少一事件，起始相对应的一不动作状态，该不动作状态与该电子标签的一电源不相关；且当电子标签在该不动作状态下，该控制逻辑会判别一唤醒指令但是会忽略其它指令，该不动作状态可藉由该唤醒指令而结束。
最后提供一种被动式电子标签，其包括：
一接收单元，接收一指令集的指令和一电源；以及
一控制单元，可起始一沉睡模式，该沉睡模式具有一指令序列的重设和一不动作状态，该不动作状态与该电源无关；当接收一唤醒指令或该不动作状态的内部终止后，离开该沉睡模式。
本发明的系统和方法可以降低电子标签的制造成本。
下面结合附图以具体实例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是具有沉睡模式的电子标签方框图；
图2是一高频电子标签读取器和复数个具有沉睡模式的高频电子标签的方框图；
图3是运作模式状态图，该电子标签的控制逻辑可起始一沉睡模式；
图4是另一运作模式状态图，该电子标签的控制逻辑可起始一沉睡模式；
图5是图4的变化实施例；
图6是图4的另一变化实施例；
图7是电子标签的沉睡模式电路较佳实施例。
附图标记说明：100被动式电子标签；110天线；120射频接口；130控制逻辑；140记忆单元；320、322、324通讯状态；340、440沉睡模式；410睡眠状态；430隔离状态；700电路；P1、P2、P3、N4晶体管；C1电容；L1负载单元。
具体实施方式
如图1所示，被动式电子标签100可操作在一沉睡模式中。该电子标签100具有一天线110、一射频接口120和一控制逻辑130。该电子标签还具有一记忆单元140。当该电子标签100运作在一低频频带，LB(例如13.56MHz)时，该电子标签100可与一读取器的线圈进行感应耦合以产生一电子标签所需的电源。或者在超高频频带(ultra-high frequency，UHF)或一微波RFID系统时，可藉由一射频耦合产生电源。该射频接口120、该控制逻辑130和该记忆单元140可整合配置在一IC中，例如低功率互补金属氧化半导体集成电路(low-power Complementary Metal-OxideSemiconductor IC)。该射频接口120是IC的模拟部分，该控制逻辑130和该记忆单元140是IC的数字部分。该记忆单元140是一非易失可擦写的存储器，例如，电可清除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)。该IC具有一天线调谐电容和一射频/直流整流系统，用以耦接该天线110。该天线110可提供被动式电子标签所需的电源并且驱动电子标签。该天线110可依据RFID的类型选择不同型态和尺寸的天线。该控制逻辑130具有一数字控制电路和一数据调制电路，该控制逻辑130会起始一沉睡模式，用以相对应一事件，例如：该事件是电子标签收到一沉睡指令或是电子标签收到相关指令序列中的最后的一指令。该沉睡模式具有一不动作状态，该不动作状态与电子标签的电源不相关。在此不动作状态下，该控制逻辑130和射频接口120仍为可运作状态。
该控制单元130会提供一跟随状态，当该不动作状态结束后，该电子标签随即进入该跟随状态，其中，通讯机制起始于该跟随状态。该跟随状态其系可为一通讯状态、一隔离状态、或是再次不动作状态，其它更详细说明如后。此外，该不动作状态其系可藉由一内部定时器使其终止(例如，IC中的一RC充电电路的自然电压衰减)或接收一指令使其终止，例如，从一读取器接收到一全醒指令。该控制逻辑130可确保一沉睡电子标签不会在一指令序列的中间或是当一读取器正在和其它的电子标签进行通讯时，恢复为通讯。该控制逻辑130可要求该电子标签100执行指令序列的开始，进入一半睡眠状态。因此，当电子标签100可以继续辨认一唤醒指令，该电子标签100不是处于沉睡模式，但该电子标签会忽略其它指令。当该电子标签进入睡眠状态时，该电子标签可处于沉睡模式且保持在该沉睡状态，直到下列两个情况发生：(1)该电子标签接收一特殊唤醒指令(2)内部定时器计时完成。当该电子标签从沉睡模式醒来时，该电子标签可以执行读取器传送的其它指令。因此，该电子标签处于不动作状态时，不会动作，并且该不动作状态与电子标签的电源不相关；甚至电子标签离开读取范围一适当周期时间内，该电子标签仍然可以处于该不动作状态，该电子标签内部不需有一电源即可维持该不动作状态。当该电子标签100处于该不动作状态时，该控制逻辑130仍然可辨识一指令，用以驱动该电子标签从沉睡模式醒过来。该电子标签藉由接收指令或是内部中止机制而醒过来时，该电子标签可以防范进入一读取器和其它电子标签的通讯过程。以确保电子标签100不会在一读取器和其它电子标签的通讯过程醒过来。该沉睡模式可适用于被动式RFID以及管理协议以减少电子标签之间的干扰和增加电子标签读取器的效率。
如图2所示，为一高频电子标签读取器系统200和复数个具有沉睡功能的高频被动式电子标签230的方框图。该读取器系统200具有一读取器210和数个读取器天线220。该读取器210包括有一RF收发单元、一信号处理单元和一控制单元。此外，该系统200还包括有一主系统(图未示)，该主系统与该读取器相连接，主系统可以传输资料至电子标签230。该些读取器天线会产生重迭区域，可使读取器21多路读取全部的高频被动式电子标签230。一般而言，该读取器系统200可提供至少一读取器天线至一群组中的每个电子标签，该天线与该电子标签具有45度至90度的角度。系统200可读取电子标签，例如使用一二分搜寻协议，当该电子标签进入该沉睡模式时，可短暂失去读取功效。因此，在沉睡模式的电子标签在不动作的情况，可短暂提供电子标签电源。该电子标签可藉由一适当指令醒过来，且该电子标签处于沉睡模式时，会忽略其它指令。该沉睡模式可提供读取器210跟电子标签230通讯和管理更具有弹性运用的功效。当一电子标签处于该沉睡模式时，该读取器210可持续的进行传输动作，但是该电子标签不会在一指令序列的中间醒过来，且不会突然地跳入其它电子标签和读取器的通讯过程。该电子标签230可设计为只有在一指令序列的开始，与该读取器210进行通讯。此外，电子标签还具有数个睡眠阶段，详细说明如后，该复数个睡眠阶段可使电子标签的通讯和管理具有更多的选择性。
图3是一运作状态图300，具有一沉睡模式，该被动式电子标签的控制逻辑可启始该沉睡模式。复数个通讯状态320、322、324，电子标签处于该通讯模式下可执行一指令序列，通讯状态320是初始通讯状态。该通讯状态接收到一指令后，可转换至一新模式或是产生相对应的动作。例如，一指令是一二分搜寻协议的部分指令，该读取器会对读取范围内的电子标签进行反复询问动作，用以获得电子标签内部特定数位位置的特定数值，且电子标签会响应该指令产生相对应的动作。任何通讯状态都可激活该沉睡模式，如接收到一沉睡指令或是在一指令序列结束后，自动进入该沉睡模式。该沉睡模式340是一不动作状态，该不动作状态与电子标签的电源不相关，且该控制逻辑会提供一跟随状态，当该不动作状态结束后，电子标签可进入该跟随状态，该跟随状态可为该初始通讯状态320。该沉睡模式340可在接收一唤醒指令结束该沉睡模式或是藉由一内部终止机制使该沉睡模式结束。该唤醒指令可设计为只能唤醒一特定电子标签或是设计为可唤醒全部的电子标签的唤醒指令。当该沉睡模式340结束后且进入该初始通讯状态320时，当接收到的指令不为一指令序列的开始，该电子标签则处于高通讯状态322-324，此时该电子标签不动作，因为该电子标签刚刚离开沉睡模式且会保持于该初始通讯状态320，直到电子标签接收到指令集的开始指令，才会开始作动。
图4是另一运作状态图400，具有一沉睡模式，该被动式电子标签的控制逻辑可激活该沉睡模式。当一读取器激活该电子标签时，该电子标签即进入该睡眠状态410。该睡眠状态410使得该电子标签进入一通讯状态420之前，必需等到读取器发出一识别指令，该电子标签才会进入该通讯状态420，该识别指令可为一半醒指令、一全醒指令或是一指令序列的开始。因此，该通讯状态具有数个不同的通讯状态，如同图3所述，且该睡眠状态可设为初始通讯状态。一电子标签可以进入一隔离模式430，该电子标签在读取范围内为一隔离状态，且在接收一隔离指令即进入该隔离模式，或是一指令序列的结束则自动进入该隔离模式。该电子标签侦测到一半醒指令、一全醒指令和一指令集的开始后，即离开该隔离模式430或是回到通讯状态420。该睡眠状态和隔离模式410，430都与电子标签的电源相关，该睡眠状态和隔离状态410，430在控制逻辑可视为相同状态或是一个特定的逻辑状态，视需求而定。该沉睡模式440如同上述，此外该沉睡模式在接收一全醒指令后，即结束该沉睡模式。该电子标签可以区分该全醒指令和半醒指令，并且该全醒指令可为一特定电子标签的全醒指令或是复数个的电子标签的全醒指令。例如，该半醒指令可使得读取范围内的电子标签从睡眠状态或隔离状态410，430恢复为通讯状态，该全醒指令可使得读取范围内的电子标签从睡眠状态、隔离状态或是沉睡状态410、430、440恢复为通讯状态。其它半醒或全醒指令的组合运用，都是视需求而选用。该半醒指令可使得读取范围内的电子标签从睡眠状态410恢复为通讯状态，该全醒指令可使得读取范围内的电子标签从睡眠状态、隔离状态或是沉睡状态410、430、440恢复为通讯状态。该半醒指令可使得读取范围内的电子标签从睡眠状态410恢复为通讯状态，该全醒指令可使得读取范围内的电子标签从睡眠状态或沉睡状态410、440恢复为通讯状态。该半醒指令可使得读取范围内的电子标签从睡眠状态或隔离状态410，430恢复为通讯状态，该全醒指令可使得读取范围内的电子标签从睡眠状态、沉睡状态410、440恢复为通讯状态。另一实施例，该隔离状态不会受该全醒指令和半醒指令影响，或是另有其它指令可结束该隔离状态，或是没有其它指令可结束该隔离状态(例如，该隔离状态只有当电子标签离开读取范围内，才会结束)。
图5是图4的运作状态图的变化实施例。在此变化实施例，该跟随状态可为一隔离状态，例如当该不动作状态的终止后，该沉睡状态则转变为该隔离状态。图5是图4的运作状态图的另一变化实施例。该跟随状态可为再次不动作状态，例如当该不动作状态的终止后，再次进入该沉睡状态。
图7是被动式电子标签沉睡状态的驱动电路700的电路图。该电路700具有电源线(VR)、接地线(GND)、输出端(OUT)、一电容C1、一负载单元L1，以及四个晶体管N1、P1、P2、P3。该电子标签处于一般模式时，晶体管P1、P3关闭，且两者之间的连结点是高电位，因此该输出端是低电位。该电子标签处于沉睡模式时，晶体管P1开启，使得连结点为低电位且该输出端是高电位。经过一段时间后，电容C1对负载单元L1放电，最后该输出端再次回到低电位。欲结束该沉睡模式时，开启P3，将电路重设为初始状态。该负载单元L1可避免过早触发电路700的危险，例如当P1的漏电流大于P3的漏电流。此外，C1和L1可依据减少该电路700离开该沉睡状态的机会加以选择的。P1是接地，比较传统CMOS逻辑，P信道接电源线且N信道接地时，一旦进入该沉睡模式，电压加于电容C1两端。如果电压随后消失且VR下降至0电压，该电容两端的电压低于该地电压，因此N信道的汲极会对电容C1正向放电。因此当电压回复时，电路就会不处于该沉睡模式。因此将晶体管P1接地，以防止且避免这种情况发生。
Claims (9)
1.一被动式电子标签的控制方法，其特征在于：其包括下列步骤：
一被动式电子标签接收一电源供应；以及
该被动式电子标签接收一沉睡指令进入一沉睡模式，该沉睡模式具有一指令序列的重设机制和一不动作状态，且该不动作状态与该被动式电子标签的所述电源供应不相关；该被动式电子标签在该沉睡模式状态下，仍能随时接收读取器传送来的一指令序列，并判别一全醒指令；当接收一全醒指令或该不动作状态被内部终止后，离开该沉睡模式；
所述被动式电子标签具一控制逻辑模块；
该控制逻辑模块提供一睡眠状态和一隔离状态，该睡眠状态起始于该被动式电子标签的所述电源供应，该隔离状态起始于接收到一隔离指令，该睡眠状态和该隔离状态都与所述电源供应相关。
2.一种采用如权利要求1所述的被动式电子标签的控制方法的被动式电子标签的读取系统，其特征在于：其包括：
一被动式电子标签的读取器，该读取器能够传送数个指令，该数个指令包含至少一指令序列，该读取器能够辨识一物品上的被动式电子标签；以及
复数个被动式电子标签，每一个被动式电子标签装设于一物品上，且每一个被动式电子标签具有一射频子系统和一控制逻辑模块，该控制逻辑模块与该射频子系统相耦接；其中，该控制逻辑模块能够以重设该被动式电子标签的通讯状态，且在至少一事件发生时，起始相对应一不动作状态，该不动作状态与该被动式电子标签的一电源供应不相关；且当被动式电子标签在该不动作状态下，该控制逻辑模块会判别一唤醒指令但是会忽略其它指令，该不动作状态能够藉由该唤醒指令而结束；
该控制逻辑模块提供一睡眠状态和一隔离状态，该睡眠状态起始于该被动式电子标签的该电源供应，该隔离状态起始于接收到一隔离指令，该睡眠状态和该隔离状态都与该电源供应相关。
3.如权利要求2所述的读取系统，其特征在于：该控制逻辑模块在接收到一全醒指令后，该睡眠状态、该隔离状态和该不动作状态会结束；但接收到一半醒指令时，该不动作状态不会结束。
4.如权利要求2所述的读取系统，其特征在于：该控制逻辑模块在接收到一全醒指令后，该睡眠状态、该不动作状态都会结束但该隔离状态不会结束；接收到一半醒指令时，该睡眠状态和该隔离状态会结束，但该不动作状态不会结束。
5.如权利要求2所述的读取系统，其特征在于：该控制逻辑模块在接收到一全醒指令后，该睡眠状态、该不动作状态都会结束但该隔离状态不会结束；接收到一半醒指令时，该睡眠状态会结束，但该不动作状态和该隔离状态不会结束。
6.如权利要求2所述的读取系统，其特征在于：该控制逻辑模块在接收到一全醒指令后，该睡眠状态、该不动作状态和该隔离状态都会结束；接收到一半醒指令时，该睡眠状态会结束，但该不动作状态和该隔离状态不会结束。
7.如权利要求2所述的读取系统，其特征在于：该不动作状态能够利用一内部终止机制而结束。
8.如权利要求7所述的读取系统，其特征在于：每一被动式电子标签具有一天线和一芯片，该芯片具有该射频子系统和该控制逻辑模块，且该内部终止机制具有该芯片内的RC充放电电路。
9.如权利要求8所述的读取系统，其特征在于：该天线具有一近场耦合组件，设置于一高频频带且该芯片更具有非易失性存储器。
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220210 Address after: No. 187, two section of the main road, Nei Hu, Taipei, Taiwan, China Patentee after: MITAC INFORMATION TECHNOLOGY Corp. Address before: Taiwan, China Hsinchu Science Park 9 Industrial Park Road, No. 7, building two Patentee before: ClarIDy Solutions, Inc. |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20121010 |