CN102663469B - 低功耗高安全的电子货架标签及其信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种低功耗高安全的电子货架标签及其信息处理方法，其低功耗高安全的电子货架标签，包括无线收发机、显示屏模组及单片机控制器。单片机控制器连接在无线收发机与显示屏模组之间，单片机控制器用于将无线收发机接收到的信息进行解密后传输给显示屏模组，或将显示屏模组传输来的信息进行加密后传输给无线收发机。本发明在不增加制造成本和工序的前提下，具有功耗低、安全性高的优点。

Description

低功耗高安全的电子货架标签及其信息处理方法

技术领域

本发明涉及一种电子货架标签，特别涉及一种低功耗高安全的电子货架标签及其信息处理方法。

背景技术

电子货架标签(如图1所示)是近年兴起的一项产品，它可以直接取代传统的纸质货架标签，使信息传输更准确跟快速，同时也具有环保的效果。为了便于系统架设及布线，一些新近的产品更采用无线数位通信的方式，以提高整个系统在实际应用上的方便性，让电子货架标签可以随着货物或货架地变动，很容易地就可以移到新的地方，马上又可以回复正常地使用。但是，因为在货架中架设电线的困难及营运安全的考量，这些无线的电子货架标签，通常都是直接使用内装的电池为其唯一的电力来源。另外又因受到标签本身外型大小的限制，电子货架标签通常只能采用钮扣式电池，这种电池的电容量有限，而商家又因为人工及电池费用的考量，不希望经常更换电池，这些相对地给无线电子货架标签设下了电源上的一大限制。

无线通信虽然有其上述的方便性，但其讯号的传输是直接曝露于所环绕的空间中。只要知道其所使用的频率和信息调制技术，任何人都可以拿一台同一频率和调制技术的无线收发机，直接地接收到所有的传输信息。为了要避免所传信息的外漏或被他人任意篡改，一般在设计中都会对所传的信息先作加密，然后由无线收发机送出。接收端的无线收发机则在收到信息后，再加以解密，然后把复原的信息传给下一级的控制器处理。以现今的无线电子货架标签来说，其所使用是以2.4GHzZigbee为主要技术的无线收发机。Zigbee无线收发机(如图2中所示)通常都附加有3DES加解密的功能。一般的无线电子货架标签，就使用这3DES加解密算法的技术，对所传的信息，透过Zigbee无线收发机作相对应地加、解密，以确保信息传输的安全，并防止入侵者恶意地篡改。

利用无线收发机对信息作3DES加解密，在电源没有受到限制的情况下，是一种很合理的选择方式。但这种选择在只能采用电量有限的钮扣电池，作为电力来源的无线电子货架标签来说，却是一个大问题，其原因是在于下列几项主要因素：

1、无线收发机本身的射频线路所消耗电量，本来就远远高于电子货架标签内部的其他数位控制电路。由无线收发机来作3DES加解密的工作，更将大大地增加其额外的电量消耗。

2、3DES采用复杂和多次重复的数位算法，虽然其保密程度较高，但相对地也会消耗相当的电能。如果是使用无线收发机中控制器的芯片(如图2中所示)，其加解密的算法是由韧件来操作。其运算速度与芯片的运行时钟频率成正比，较慢的时钟频率虽然会造成较长的运算时间，但因电量的功耗却是与时钟频率的二次方成正比，所以此种情况所消耗的电能也比较少。而较快的时钟频率，虽可缩短运算时间，但功耗将会随时钟频率的增加，而以二次方比的速度增加。所以用无线收发机来作信息的加解密，就必需花很多心思，在功耗多或少与加解密运算时间长或短之间的平衡作一选择，然而这却很难达到两全其美的安排。

3、用无线收发机来作加解密的工作，还有可能造成另一个问题。Zigbee无线收发机虽然大多只传输小量的信息，所以所需要的传输或收发工作时间，就相对地可以变少，这也是Zigbee无线收发机，可以比其他无线技术较省电的重要因素。但如果它同时也需要作加解密的工作，也还要继续保持原有的传输速度，则芯片的运行时钟频率需要提高，这就会很快地增加其电量的功耗。如果不增加时钟频率，则信息传输的速度将会变慢。这在大卖场的电子标签系统中，将会更为明显。大卖场通常会有二到三万个电子标签，信息的传输一般都是通过Coordinator(连络器如图3)。一个连络器可以管控约三百到五百个电子标签，如果加解密工作对每个标签的信息传输、接收造成在速度上慢一秒种，则整个系统将会慢三百到五百秒，即系统将会比原先预计的时间多五到八分钟，才能把信息完全送发完毕。如果为了省连络器的钱而提高其管控的电子标签数量，则系统将会相对应地等比例变的更加地慢。这对卖场在价格信息及时和适时的更新要求下，将会形成一个很难完成的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种低功耗高安全的电子货架标签及其信息处理方法，以解决现有的电子货架标签系统中，无线收发机因信息高安全度导致耗电量高的问题。

本发明提出一种低功耗高安全的电子货架标签，包括无线收发机、显示屏模组及单片机控制器。单片机控制器连接在无线收发机与显示屏模组之间，单片机控制器用于将无线收发机接收到的信息进行解密后传输给显示屏模组，或将显示屏模组传输来的信息进行加密后传输给无线收发机。

进一步的，单片机控制器又进一步包括处理器、韧件模块及密钥存储模块。处理器分别与无线收发机和显示屏模组相连，用于实现无线收发机和显示屏模组之间信息的传输和处理；韧件模块与处理器相连，用于进行信息的加密或解密；密钥存储模块与处理器相连，用于存放加密和解密所需的密钥。

进一步的，单片机控制器通过异或算法的方式对信息进行加密或解密。

进一步的，无线收发机又进一步包括Zigbee射频及调制线路及控制器，Zigbee射频及调制线路连接有天线，控制器分别与Zigbee射频及调制线路及单片机控制器相连。

本发明另提出一种低功耗高安全的电子货架标签的信息处理方法，包括以下步骤：

通过单片机控制器对接收到的无线信息进行解密；或者

通过单片机控制器对待发送的信息进行加密。

进一步的，通过单片机控制器的韧件进行加密或解密。

进一步的，通过异或算法的方式对信息进行加密或解密。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明是用更简易的技术，直接由电子货架标签中的单片机，利用在运行中的空档时间，来执行加解密的工作。这样可以让Zigbee收发机只专作信息无线传输和接收的工作，所以电量的功耗不会大量地增加，信息传输的速度也不会下降，同时信息的安全也得到足够地保障。设计者不需要在电能功耗、信息安全和传输速度上，格外花时间去求取三方面的平衡。另外又因不需要使用额外的电子线路或零件，所以也不增加标签的成本。因没有额外的电子线路，在制造时，也不会造成产品良率的降低。所以本发明可以在降低成本、精简制造工序、节约产品电能功耗之下，达到标签所需的安全保护机制的目的。

附图说明

图1为本发明低功耗高安全的电子货架标签的一种实施例图；

图2为一般电子货架标签的一种实施例架构图。

图3为一般Zigbee无线联络器的一种实施例架构图。

图4为本发明低功耗高安全的电子货架标签较为详尽的一种实施例架构图。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本发明。

请参见图4，其为本发明低功耗高安全的电子货架标签的一种实施例架构图，其包括Zigbee无线收发机(无线收发机)1、显示屏模组3及单片机控制器2。单片机控制器2连接在无线收发机1与显示屏模组3之间，用于将无线收发机1接收到的信息进行解密后传输给显示屏模组3，或将显示屏模组3传输来的信息进行加密后传输给无线收发机1。

本发明由单片机控制器2利用在运行中的空档时间，来执行加解密的工作，这样可以让无线收发机1只专作信息无线传输和接收的工作，所以无线收发机1电量的功耗不会大量地增加，信息传输的速度也不会下降，同时信息的安全也得到足够地保障。设计者不需要在电能功耗、信息安全和传输速度上，格外花时间去求取三方面的平衡。

请参见图2，其为一般电子货架标签的实施例架构图，与本发明实施例子图4相比，本发明实施例的无线收发机1包括Zigbee射频及调制线路4及控制器5，控制器5分别与Zigbee射频及调制线路4及单片机控制器2相连。本Zigbee无线收发机1没有3DES加解密的线路，所以本发明的无线收发机只作纯粹的无线信息所发，不做加解密的工作。与一般的Zigbee无线收发机相比，少了加解密的工作，也减少了执行这些工作所需的电能功耗，因而达到低功耗的目标。

ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低信息传输速度速率、同时又低成本的双向无线通讯技术。适用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。无线收发机1采用ZigBee技术，因此本发明也同时具有低能耗的特点。

单片机控制器2包括处理器6、韧件模块7及密钥存储模块8，处理器6用于实现无线收发机1和显示屏模组3之间信息的传输和处理。韧件模块7及密钥存储模块8都和处理器6相连，用于实现信息的加密和解密。即当处理器6接收到无线收发机1传输来的信息后，通过韧件模块7及密钥存储模块8进行解密后再传输给显示屏模组3，当处理器6接收显示屏模组3传输来的待发送信息时，先经过韧件模块7及密钥存储模块8进行加密后，再传输给无线收发机1。

其中，加密和解密的算法可选择是简单又省电的方式，比如异或算法(Exclusive-OR)。异或算法的原理是：

一次″异或″之后，明文变成密文；

两次″异或″之后，密文被解密成明文；

即a^b＝＞c，c^b＝＞a

其中，a是需要加密的明文，b是密钥，c是密文，“^”为异或运算。即加密时，韧件模块7将显示屏模组3传输来的信息与密钥存储模块8中存储的密钥进行异或运算后得到密文，再将密文通过处理器6传输给无线收发机1进行发送。解密时，韧件模块7将无线收发机1传输来的密文与密钥存储模块8中存储的密钥进行异或运算后得到明文，然后通过处理器6将明文传输给显示屏模组3进行显示。这种对称式的加解密算法很简单，又快速，只要保存好加解密的密钥在密钥存储模块8中，并选择适度的密钥长度，其资讯保密安全度可以与3DES相当，但运算上没有3DES那样的复杂，同时可减少许多不必要的功耗、也不会减慢资讯的传输速度。当然，用户也可以选择使用其它的加解密算法，然后将加解密算法以轫件的方式体现出来，用户可以把写好的加解密算法，很容易地直接烧进单片机控制器2中，以达到低功耗、高安全性的客制化需要。

显示屏模组3包括显示屏幕驱动线路9及显示屏10，显示屏幕驱动线路9分别与处理器6及显示屏10相连，显示屏10优选液晶显示屏，显示屏的驱动技术是较为成熟的现有技术，在此不再赘述。

本发明另提出一种低功耗高安全的电子货架标签的信息处理方法，其分为处理接收信息的过程以及处理待发送信息的过程。

处理接收信息的过程包括步骤：通过单片机控制器对接收到的无线信息进行解密；

处理待发送信息的过程包括步骤：通过单片机控制器对待发送的信息进行加密。

本发明利用单片机控制器代替无线收发机进行信息的加密和解密工作，让无线收发机只专作信息无线传输和接收的工作，使电子货架标签整体的耗电量大大降低。其中，信息的加密和解密可以通过单片机控制器的韧件来实现，而加密和解密的算法可选择是简单又省电的方式，比如异或算法(Exclusive-OR)。这种对称式的加解密算法很简单，又快速，只要保存好加解密的密钥，并选择适度的密钥长度，其资讯保密安全度可以与3DES相当，但不需要3DES的额外的功耗、或影响资讯的传输速度。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，只要不超出所附权利要求书所述范围，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种低功耗高安全的电子货架标签，包括一无线收发机及一显示屏模组，其特征在于，还包括一单片机控制器，该单片机控制器又进一步包括：一处理器，分别与该无线收发机和该显示屏模组相连，用于实现该无线收发机和该显示屏模组之间信息的传输和处理；一韧件模块，与该处理器相连，用于进行信息的加密或解密；一密钥存储模块，与该处理器相连，用于存放加密和解密所需的密钥；该单片机控制器连接在该无线收发机与该显示屏模组之间，用于将该无线收发机接收到的信息进行解密后传输给该显示屏模组，或将该显示屏模组传输来的信息进行加密后传输给该无线收发机；该单片机控制器通过异或算法的方式对信息进行加密或解密；该无线收发机又进一步包括一Zigbee射频及调制线路及一控制器，该Zigbee射频及调制线路连接有一天线，该控制器分别与该Zigbee射频及调制线路及该单片机控制器相连。

2.一种如权利要求1所述的低功耗高安全的电子货架标签的信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过一单片机控制器的韧件模块对接收到的无线信息进行解密，所述解密采用异或算法的方式；或者

通过该单片机控制器的韧件模块对待发送的信息进行加密，所述加密采用异或算法的方式。