CN102110223A - 一种rfid远距离读卡系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种RFID远距离读卡系统及其读卡方法，该系统包括数据采集器、读卡器、射频卡；所述数据采集器，采用ARM处理器，通过RS485通讯接口连接所述读卡器；所述读卡器，包括单片机和射频电路，接收射频卡发送的数据，同时对射频卡进行应答；所述射频电路设置多个信道，用于读取射频卡的数据和发送数据给射频卡；所述射频卡，采用有源RFID卡；设置有载波信号检测功能和信道空闲评估功能，射频卡利用载波检测功能，用来判断射频卡是否进入读卡区。本发明实现低功耗和防碰撞冲突功能，读卡距离远，读卡的效率大大提高，对读卡空间的要求降低很多。

Description

一种RFID远距离读卡系统及其方法
【技术领域】
本发明属于信息技术领域，具体是指一种RFID远距离读卡系统及其方法，主要应用于物流、监控及考勤的领域。
【背景技术】
无线射频身份识别系统(简称RDID)采用射频讯号以无线方式传送数位资料，因此，识别卡不必与读卡机接触就能读写数位资料，这种非接触式射频身份识别卡与读卡机之间也无方向性要求，且卡片可置于口袋、皮包内，不必取出就能直接识别。
目前普遍使用的是无源RFID读卡。无源RFID卡采用感应耦合，低频RFID技术，目前大量使用频率为135khz以下，通讯距离一般小于1米，被读卡片不需要电池供电。该技术特点是读卡距离短，RFID读卡器和RFID卡片的通讯距离近，被读卡片必须靠近读卡器才能被阅读，比如日常上下班刷卡考勤和中小学上学放学刷卡考勤等等的方面的应用，如果人比较多必须一个一个排队，效率比较低。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种低功耗、防冲突的RFID远距离读卡系统。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种低功耗、防冲突的RFID远距离读卡方法。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题之一：
一种RFID远距离读卡系统，包括数据采集器、读卡器、射频卡；
所述数据采集器，采用ARM处理器，通过RS485通讯接口连接所述读卡器，对所述读卡器发送相关的命令操作和对读到的数据进行分析和处理，还对所述射频卡的信息进行设置，用于管理所述射频卡；
所述读卡器，包括单片机和射频电路；所述射频电路设置多个信道，用于读取所述射频卡的数据和发送数据给射频卡；
所述射频卡，采用有源RFID卡，具有可充电的后备电池，运行通讯协议，发送数据给所述读卡器，还接收所述读卡器发送来的命令和数据；具有载波检测功能和信道评估功能，射频卡利用载波检测，用来判断射频卡是否进入读卡区和发送数据之前检测信道是否空闲。
所述射频卡内还设置有低压报警装置。
上述RFID远距离读卡系统的读卡方法，包括如下步骤：
步骤一：射频卡初始化，大部分时间处于休眠状态，定时换醒检测载波；
步骤二：射频卡被定时换醒检测载波，判断是否检测到载波，是，则转入步骤三，否则，继续检测；
步骤三：射频卡进入读卡区域；
步骤四：是否收到读卡器的查询，是，则转入步骤五，否则进入等待查询。
步骤五：先判断该信道是否有其它的射频卡正在响应读卡器，如果信道空闲，立即发送回复数据给读卡器等待读卡器应答信号；否则选择进入下一周期等待查询；
步骤六：等收到读卡器应答信号时，射频卡进入静默节能状态，等离开读卡区时射频卡再进入常规的休眠定时唤醒状态。
进一步地，所述步骤五中如果判断信道不空闲，还可以等待信道空闲再发送。
进一步地，所述步骤六中，射频卡还可以根据协议选择是否进入静默状态，然后根据协议延时多长时间再进入常规的休眠定时唤醒状态。
本发明的优点在于：采用有源的远距离射频卡，实现低功耗和防碰撞冲突功能，该设备可以弥补无源读卡器近距离读卡的局限性，同时解决了由于远距离读卡存在的读卡射频数据的碰撞防冲突问题和有源RFID卡片的低功耗的问题。读卡距离远，可以不靠近读卡器就可以读到RFID卡片上的数据，对于物流方面数据的读取和考勤等等方面应用，读卡的效率大大提高，对读卡空间的要求降低很多。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明系统框图。
图2是本发明中数据采集器与读卡器硬件结构框图。
图3是本发明中射频卡硬件结构框图。
图4是本发明中读卡器工作流程图。
图5是本发明中射频卡工作流程图。
【具体实施方式】
一种RFID远距离读卡系统，请参阅图1所示，包括射频卡、读卡器、数据采集器。读卡器可以设置多个，射频卡按需要可以是多张。
请同时参阅图2和图3所示，分别是本发明中数据采集器与读卡器硬件结构框图与射频卡硬件结构框图。
数据采集器，采用ARM处理器，通过RS485通讯接口连接读卡器，对读卡器发送相关的命令操作和对读到的数据进行分析和处理，还对射频卡的信息进行设置，用于管理射频卡。运行通讯协议，发送和接收命令帧，数据帧，管理帧，对读卡器和射频卡进行管理和数据处理分析。可以通过发送命令，设定读卡器的休眠和工作的占空比；也可以通过发送命令使射频卡进行相应的休眠时间长短的设置，这样可以起到射频卡的节能作用；同时还可以发送命令如果读卡成功，射频卡收到应答信号后可以选择进入静默的节能状态，然后根据协议延时多长时间再进入常规的休眠定时唤醒状态，这样可以防止多张卡片同时发送数据给读卡器而产生的数据冲突碰撞，导致数据出错，反复重新读卡，读卡效率低。
读卡器，包括单片机和射频电路，发送数据给射频卡，接收射频卡发送的数据，同时对射频卡进行应答；该射频电路可以设置其它的信道，用于读取射频卡的数据和发送数据给射频卡。运行通讯协议，发送和接收命令帧，数据帧，管理帧。可以把数据采集器发送的指令和数据发送给射频卡，可以通过该射频电路接收射频卡发送来的数据，读卡成功后可以发送应答数据给射频卡。读卡器可以设置多个的信道，这样射频卡可以平均分配在不同的信道，可以防止由于多张卡片占用同一信道而产生的数据碰撞冲突，有效的减低了数据冲突引起的读卡效率低。
射频卡，采用有源RFID卡，具有可充电的后备电池，包括单片机和射频电路；所述射频电路有载波检测功能和信道评估功能，射频卡利用载波检测，用来判断射频卡是否进入读卡区和发送数据之前检测信道是否空闲。运行通讯协议，发送数据给读卡器，还接收读卡器发送来的命令和数据。采用散射耦合、高频RFID技术，使用频段315Mhz/433Mhz或915Mhz。射频卡带有RTC功能，可以根据协议，分时段进行工作，可以进一步节能。有源RFID卡片可以采用可充电的后备电池，使有源RFID卡片用几年后经过充电还可以继续使用，有源RFID卡片带有低压报警功能，如果检测到低压，可以把电池的电压发送到数据采集器，或者卡片上有低压指示灯闪烁，并通知该卡片要进行充电。平时射频卡大部分时间处于休眠状态，定时换醒检测载波，如果发现载波，先判断该信道是否有其它的卡片正在响应读卡器，如果信道空闲，立即发送数据给读卡器，否则可以根据协议选择进入下一周期等待查询。
具体的读卡方法包括如下步骤，同时可参阅图4和图5，分别是读卡器工作流程图和射频卡工作流程图。
步骤一：射频卡初始化，大部分时间处于休眠状态，定时换醒检测载波；
步骤二：射频卡被定时换醒检测载波，判断是否检测到载波，是，则转入步骤三，否则，继续检测；
步骤三：射频卡进入读卡区域；
步骤四：是否收到读卡器的查询，是，则转入步骤五，否则进入等待查询。
步骤五：先判断该信道是否有其它的射频卡正在响应读卡器，如果信道空闲，立即发送回复数据给读卡器等待读卡器应答信号，或者还可以等待信道空闲再发送；否则选择进入下一周期等待查询；
步骤六：等收到读卡器应答信号时，射频卡进入静默节能状态，等离开读卡区时射频卡再进入常规的休眠定时唤醒状态；射频卡还可以根据协议选择是否进入静默状态，然后根据协议延时多长时间再进入常规的休眠定时唤醒状态。
本发明采用有源的远距离射频卡，实现低功耗和防碰撞冲突功能，该设备可以弥补无源读卡器近距离读卡的局限性，同时解决了由于远距离读卡存在的读卡射频数据的碰撞防冲突问题和有源RFID卡片的低功耗的问题。读卡距离远，可以不靠近读卡器就可以读到RFID卡片上的数据，对于物流方面数据的读取和考勤等等方面应用，读卡的效率大大提高，对读卡空间的要求降低很多。

Claims (5)

1.一种RFID远距离读卡系统，其特征在于：包括数据采集器、读卡器、射频卡；
所述数据采集器，采用ARM处理器，通过RS485通讯接口连接所述读卡器，对所述读卡器发送相关的命令操作和对读到的数据进行分析和处理，还对所述射频卡的信息进行设置，用于管理所述射频卡；
所述读卡器，包括单片机和射频电路；所述射频电路设置多个信道，用于读取所述射频卡的数据和发送数据给射频卡；
所述射频卡，采用有源RFID卡，具有可充电的后备电池，运行通讯协议，发送数据给所述读卡器，还接收所述读卡器发送来的命令和数据；具有载波检测功能和信道评估功能，射频卡利用载波检测，用来判断射频卡是否进入读卡区和发送数据之前检测信道是否空闲。
2.如权利要求1所述的一种RFID远距离读卡系统，其特征在于：所述射频卡内还设置有低压报警装置。
3.一种如权利要求1或2所述的RFID远距离读卡系统的读卡方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：射频卡初始化，大部分时间处于休眠状态，定时换醒检测载波；
步骤二：射频卡被定时换醒检测载波，判断是否检测到载波，是，则转入步骤三，否则，继续检测；
步骤三：射频卡进入读卡区域；
步骤四：是否收到读卡器的查询，是，则转入步骤五，否则进入等待查询。
步骤五：先判断该信道是否有其它的射频卡正在响应读卡器，如果信道空闲，立即发送回复数据给读卡器等待读卡器应答信号；否则选择进入下一周期等待查询；
步骤六：等收到读卡器应答信号时，射频卡进入静默节能状态，等离开读卡区时射频卡再进入常规的休眠定时唤醒状态。
4.如权利要求3所述的RFID远距离读卡系统的读卡方法，其特征在于：所述步骤五中如果判断信道不空闲，等待信道空闲再发送。
5.如权利要求3所述的RFID远距离读卡系统的读卡方法，其特征在于：所述步骤六中，射频卡根据协议选择是否进入静默状态，然后根据协议延时多长时间再进入常规的休眠定时唤醒状态。
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