CN102411721B

CN102411721B - 一种rfid标签的防冲突电路及其实现方法

Info

Publication number: CN102411721B
Application number: CN 201110444128
Authority: CN
Inventors: 王德明; 郑俊辉; 陈宇; 丁一; 胡建国; 谭洪舟
Original assignee: GUANGZHOU SYSUR MICROELECTRONICS Inc
Current assignee: GUANGZHOU SYSUR MICROELECTRONICS Inc
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: CN102411721A

Abstract

本发明公开了一种RFID标签的防冲突电路及其实现方法。防冲突电路包括UID值、掩膜值和掩膜长度值三个信号输入端，匹配结束信号值、匹配结果值和剩余UID值三个信号输出端，以及控制模块、匹配模块、匹配级选择模块、剩余UID返回模块和计算模块。实现方法为根据掩膜长度值和预设的匹配位数，计算出UID值和掩膜值进行匹配的总级数；以匹配位数为一个基本单位位数，对UID值和掩膜值中均逐次选取一个基本单位位数的值进行多级匹配比对。本发明采用对UID值进行多级匹配的方法，减少了RFID标签的防冲突电路中寄存器使用的数目，不仅节省了芯片电路面积，还减少了寄存器同时翻转的个数，从而大大降低了RFID标签芯片电路的功耗。本发明适用于RFID系统领域。

Description

一种RFID标签的防冲突电路及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种防冲突电路及实现方法，尤其是一种RFID标签的防冲突电路及其实现方法。

背景技术

RFID,射频识别技术是一种非接触的自动识别技术。一个RFID系统由阅读器、标签芯片、天线以及中间件组成。当有多个电子标签进入一个或多个阅读器的感应区域的时候，阅读器与多个标签的同时通信会使得无线通信信号互相干扰，以致阅读器无法接收到正确的信息，这种情况被称为“冲突”。为了避免冲突的影响，RFID系统定义了一系列当冲突发生时的操作，以实现选择性地对单个电子标签进行操作。

RFID标签芯片的防冲突电路，就是RFID系统中实现防冲突功能标签方的核心部分。它实现UID(RFID标签唯一标识符)的匹配及断字节UID的掩膜匹配，返回冲突位及剩余UID等功能，保证阅读器端能正确识别碰撞发生的情况及各芯片的UID冲突情况，实现正确的防冲突处理。

RFID标签芯片的防冲突电路实现的是UID碰撞的冲突处理，必然涉及到对UID进行匹配判断。然而，一般来说，RFID标签芯片的UID位数较多，如符合ISO/IEC15693协议的标签芯片的UID有64位，符合ISO/IEC14443协议的标签芯片有32、56、80位不等。在进行防冲突处理时，RFID标签芯片的防冲突电路要根据收到的UID掩模值来决定当前要进行防冲突的UID的匹配位数，并根据比较结果返回剩余UID值。这样，在进行数据操作时，就涉及到多位数的比较，多位数的选择等操作。

按照常规的方法，RFID标签芯片的防冲突电路会定义一个多位寄存器组，将UID的所有位数都放在里面，实现各种操作。但是，这样的设计，由于使用了大量的寄存器，加大了硬件电路的面积，在进行数据传输等操作时，寄存器组里面所有的寄存器会同时发生翻转，这会产生极大的瞬态功耗。而芯片电路面积和功耗却又是RFID标签芯片的两个重要因素，因此，传统的RFID标签芯片防冲突硬件电路，在设计上很大程度上制约了RFID标签芯片性能的提升，以及芯片制造成本的降低。

发明内容

本发明的目的提供一种能降低寄存器数目和同时翻转数的RFID标签的防冲突电路。

本发明一种RFID标签的防冲突电路，包括用于分别输入UID值、掩膜值和掩膜长度值的三个信号输入端，用于分别输出匹配结束信号值、匹配结果值和剩余UID值的三个信号输出端，以及控制模块、匹配模块、匹配级选择模块、剩余UID返回模块和计算模块；

计算模块根据输入的掩膜长度值、输入UID值和预设的匹配位数，计算出UID值和掩膜值进行匹配的总级数和剩余的UID值位数，以及在匹配操作中根据匹配结果计算决定匹配的级别；

匹配级选择模块，按照预设的匹配位数和匹配的级别，在进行每一级匹配时，每次以预设的匹配位数作为一个基本单位位数，逐次选取UID值和掩膜值中对应位数的值；

匹配模块在每级匹配时，对选取的UID值和掩膜值中对应位数的值进行匹配比对，得出当前级匹配结果；

剩余UID返回模块根据计算出的剩余UID值位数，选择相应的剩余UID值；

控制模块用于对匹配模块、匹配级选择模块、剩余UID返回模块和计算模块进行运行控制，根据运行结果，对匹配结束信号值和匹配结果值输出端进行置位，以及对剩余UID值输出端进行赋值。

进一步，预设的匹配位数为8位。

进一步，匹配模块包括一个8位的寄存器组、一个8位的比较器和周边信号传送电路。

进一步，匹配级选择模块包括一个寄存器组和一个8位选择电路。

本发明的另一个目的是提供一种可降低寄存器数目和同时翻转数的RFID标签的防冲突电路实现方法。

本发明一种RFID标签的防冲突电路的实现方法，包括以下步骤：

S1、根据掩膜长度值、输入UID值和预设的匹配位数，计算出UID值和掩膜值进行匹配的总级数和剩余的UID值位数；

S2、按照预设的匹配位数，以匹配位数为一个基本单位位数，对UID值和掩膜值中均逐次选取一个基本单位位数的值进行多级匹配比对，判断每级是否匹配，若否则停止匹配，返回匹配失败信号；若是则继续下一级匹配，直到匹配比对完的总次数等于匹配的总级数，匹配成功，返回匹配成功信号和剩余的UID值。

进一步，预设的匹配位数是8位。

进一步，在步骤S2中，对掩膜长度值除以预设的匹配位数的所得值进行上取整处理，即得UID值和掩膜值进行匹配的总级数。

进一步，在步骤S2中，在进行最后一级匹配时，若剩余待匹配的位数少于一个基本单位位数，则只比对剩余待匹配位数。

本发明的一个有益效果是：本发明一种RFID标签的防冲突电路，在防冲突过程中，改变了现有的定义多位寄存器，将UID的所有位数都放在里面，进行匹配操作的方式，而是对RFID标签的UID值进行多级匹配，采用一个匹配模块对每次选取的位数进行匹配比对，从而不仅大大减少了寄存器使用的数目，而且还减少了寄存器同时翻转的个数，大大降低了RFID标签芯片电路的功耗，节省了芯片电路面积。

本发明的另一个有益效果是：本发明一种RFID标签的防冲突电路的实现方法，通过采用多级匹配的方法，对UID值进行一级级匹配比对，较现有的防冲突电路，减少了不必要的匹配操作，不仅大大减少了寄存器使用的数目，节省了芯片电路面积，还减少了寄存器同时翻转的个数，从而大大降低了RFID标签芯片电路的功耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明第一实施例提供的一种RFID标签的防冲突电路的结构示意图；

图2是本发明第二实施例提供的一种RFID标签的防冲突电路的实现方法流程图；

图3是本发明第三实施例提供的一种RFID标签的防冲突电路的实现方法示意图。

具体实施方式

参照图1，实施例一提供的一种RFID标签的防冲突电路，有三个信号输入端和三个信号输出端（对电源、复位及时钟等必备信号端进行了忽略）。输入信号分别是：UID值、掩膜值（Mask_value）及掩膜长度值（Mask_length）。输出信号分别是：匹配结束信号值（Anti_over）、匹配结果值（Anti_ok）及剩余UID值（UID_rest）。匹配操作结束时，Anti_over置位为1，产生一个正脉冲，告知外部逻辑，匹配操作已经完成。若匹配成功，则Anti_ok被置位为1，同时，更新UID_rest的值。若匹配失败，则Anti_ok被清零，同时清零UID_rest。

内部电路结构包括控制模块、匹配模块、匹配级选择模块、剩余UID返回模块和计算模块。

其中，计算模块根据输入的掩膜长度值、输入UID值和预设的匹配位数，计算出UID值和掩膜值进行匹配的总级数和剩余的UID值位数，以及在匹配操作中根据匹配结果计算决定匹配的级别。作为优选的，预设的匹配位数是8位。

匹配级选择模块，按照预设的匹配位数和匹配的级别，在进行每一级匹配时，每次以8位作为一个基本单位位数，逐次选取UID值和掩膜值中对应8位的值。具体电路设计时，匹配级选择模块包括一个寄存器组和一个8位选择电路，寄存器的个数为3到4个。

匹配模块在每级匹配时，对选取的UID值和掩膜值中对应8位的值进行匹配比对，得出当前级匹配结果。具体电路设计时，匹配模块包括一个8位的寄存器组、一个8位的比较器和周边信号传送电路。

剩余UID返回模块根据计算出的剩余UID值位数，选择相应的剩余UID值。

控制模块用于对匹配模块、匹配级选择模块、剩余UID返回模块和计算模块进行运行控制，根据运行结果，对匹配信号值和匹配结果值输出端进行置位，以及对剩余UID值输出端进行赋值。

参照图2，实施例二提供的一种RFID标签的防冲突电路的实现方法，包括以下步骤：

根据掩膜长度值、输入UID值和预设的匹配位数，计算出UID值和掩膜值进行匹配的总级数N和剩余的UID值位数。

按照预设的匹配位数，以匹配位数为一个基本单位位数，对UID值和掩膜值中均逐次选取一个基本单位位数的值进行多级匹配比对，判断每级是否匹配，若否则停止匹配，返回匹配失败信号；若是则继续下一级匹配，直到匹配比对完的总次数等于匹配的总级数，匹配成功，返回匹配成功信号和剩余的UID值。

在本实施例中，优选的，预设的匹配位数是8位。

对掩膜长度值除以预设的匹配位数的所得值进行上取整处理，即得UID值和掩膜值进行匹配的总级数N。如掩膜长度值是20，预设的匹配位数是8位，20除以8所得为2.5，对该结果进行上取整处理为3，得到匹配的总级数是3。

在进行最后一级匹配时，若剩余待匹配的位数少于一个基本单位位数，则只比对剩余待匹配位数。

在当前级匹配失败时，Anti_over置位为1，产生一个正脉冲，告知外部逻辑，匹配操作已经完成。Anti_ok被清零，同时清零UID_rest。

当匹配进行到最后一级，匹配成功时，Anti_over置位为1，产生一个正脉冲，告知外部逻辑，匹配操作已经完成。Anti_ok置位为1，同时，更新UID_rest的值。

参照图3，实施例三以UID值输入端输入的UID值是64位，为0x0123456789abcdef，掩膜值输入端输入的掩膜值是24位，为0x012340，掩膜长度值输入端输入的掩膜长度值为0x13，预设的匹配位数是8位，对本发明进行详细说明。

防冲突电路启动操作后，根据掩膜长度值0x13，0x13=19，19除以8所得进行上取整后为3，即进行匹配的总级别N=3；UID值位数与掩膜长度值进行相减，得到UID值剩余位数是64-19=45。

进行第一级匹配，i=1,匹配级选择模块将UID值的第一个字节0x01和掩膜值的第一个字节0x01取出送入匹配模块进行匹配比对。

经过匹配模块匹配，发现两者一致。控制模块根据匹配一致结果，判断当前级匹配通过，控制计算模块进行级数调整i=2，判断得到i﹤N，控制模块控制继续进行匹配。

进行第二级匹配，i=2,匹配级选择模块将UID值的第二个字节0x23和掩膜值的第二个字节0x23取出送入匹配模块进行匹配比对。

经过匹配模块匹配，发现两者一致。控制模块根据匹配一致结果，判断当前级匹配通过，控制计算模块进行级数调整i=3，判断得到i=N，控制模块控制继续进行匹配。

进行第三级匹配，i=3,匹配级选择模块将UID值的第三个字节0x45（01000101）和掩膜值的第三个字节0x40（01000000）取出送入匹配模块进行匹配比对。由于在该最后一级匹配时，剩余的待匹配位数只有19-2*8=3位，因此，在该级匹配操作中，只比对010这前三位，发现两者一致。控制模块根据匹配一致结果，控制计算模块进行级数调整i=4，判断得到i﹥N，匹配结束，匹配结果成功。

在控制模块控制下，Anti_over置位为1，产生一个正脉冲，告知外部逻辑，匹配操作已经完成；Anti_ok被置位为1；剩余UID返回模块根据计算出的剩余UID值位数，选择相应的剩余UID值赋值UID_rest，即返回的UID_rest为｛5’b00101,40’h6789abcdef｝。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种RFID标签的防冲突电路，其特征在于：所述防冲突电路包括用于分别输入UID值、掩膜值和掩膜长度值的三个信号输入端，用于分别输出匹配结束信号值、匹配结果值和剩余UID值的三个信号输出端，以及控制模块、匹配模块、匹配级选择模块、剩余UID返回模块和计算模块；

所述控制模块分别与匹配模块、匹配级选择模块、剩余UID返回模块和计算模块连接，所述匹配级选择模块还分别与匹配模块、剩余UID返回模块和计算模块连接，所述剩余UID返回模块还分别与匹配模块和计算模块连接；

所述计算模块根据输入的掩膜长度值、输入UID值和预设的匹配位数，计算出UID值和掩膜值进行匹配的总级数和剩余的UID值位数，以及在匹配操作中根据匹配结果计算决定匹配的级别；

所述匹配级选择模块，按照预设的匹配位数和匹配的级别，在进行每一级匹配时，每次以预设的匹配位数作为一个基本单位位数，逐次选取UID值和掩膜值中对应位数的值；

所述匹配模块在每级匹配时，对选取的UID值和掩膜值中对应位数的值进行匹配比对，得出当前级匹配结果；

所述剩余UID返回模块根据计算出的剩余UID值位数，选择相应的剩余UID值；

所述控制模块用于对匹配模块、匹配级选择模块、剩余UID返回模块和计算模块进行运行控制，根据运行结果，对匹配结束信号值和匹配结果值输出端进行置位，以及对剩余UID值输出端进行赋值。

2.根据权利要求1所述的一种RFID标签的防冲突电路，其特征在于：所述预设的匹配位数为8位。

3.根据权利要求2所述的一种RFID标签的防冲突电路，其特征在于：

所述匹配级选择模块包括一个寄存器组和一个8位选择电路。

4.如权利要求1所述的一种RFID标签的防冲突电路的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种RFID标签的防冲突电路的实现方法，其特征在于：所述预设的匹配位数是8位。

6.根据权利要求4所述的一种RFID标签的防冲突电路的实现方法，其特征在于：在所述步骤S1中，对掩膜长度值除以预设的匹配位数的所得值进行上取整处理，即得UID值和掩膜值进行匹配的总级数。

7.根据权利要求4所述的一种RFID标签的防冲突电路的实现方法，其特征在于：在所述步骤S2中，在进行最后一级匹配时，若剩余待匹配的位数少于一个基本单位位数，则只比对剩余待匹配位数。