CN102857631A - 一种手机利用耳机插孔读取rfid/nfc标签的方法与系统 - Google Patents

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任怀宇
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刘春艳
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Abstract

本发明涉及一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的方法，该方法是手机内置软件模块将数字信号转换成可通过耳机插孔传送的模拟信号，将通过耳机插孔接收到的模拟信号转换成原始的数字信号,通过数字信号控制RFID/NFC读写模块读取RFID/NFC标签信息；手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的系统，该系统包括有内置于智能手机中的内置软件模块和外置的读写模块，该外置的读写模块通过耳机插孔与智能手机连接；读写模块包括有解调电路、调制电路、电池、微控制器、RFID/NFC读写芯片和RFID/NFC天线，解调电路和调制电路分别连接微控制器；内置软件模块中设有调制单元和解调单元以及处理RFID/NFC数据的处理单元。本发明的方法与系统利用智能手机来读取RFID/NFC标签，使得所有智能手机都具有RFID/NFC标签读取功能，极大地扩展RFID/NFC技术的应用。

Description

一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的方法与系统
技术领域
    本发明涉及射频读取技术，特别涉及到一种利用智能手机来读取RFID/NFC标签的读取系统以及读取方法。
技术背景
射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。NFC是在RFID的基础上发展而来，NFC从本质上与RFID没有太大区别，都是基于地理位置相近的两个物体之间的信号传输。
现在智能手机已经成为大部分社会人士每天都会携带的通讯设备，如果使用智能手机来进行防伪查询，则无疑是一种最便捷的方式。大多数智能手机并不支持RFID/NFC标签的读取。RFID/NFC技术作为最新非常热门的技术，如果能把手机和RFID/NFC技术结合起来进行防伪认证，将大大提升防伪方案的水平。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种新的利用智能手机来读取RFID/NFC标签的读取系统以及读取方法。本发明的读取方法和读取系统利用不具有读取RFID/NFC标签读取模块或者NFC模块的智能手机来读取RFID/NFC标签，使得所有智能手机都具有RFID/NFC标签读取功能，极大地扩展RFID/NFC技术的应用。
为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：
一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的方法，所述的手机上包括有具有用于音频信号输入和输出的耳机插孔，该方法是通过耳机插孔传递控制指令与读取到RFID/NFC标签的标签信息，其具体包括有如下步骤：
第一步，在智能手机内部设置以软件形式存在的内置软件模块，将制作完成的读写模块通过耳机插孔连接到智能手机上，所述的读写模块结构上包括有解调电路、调制电路、电池、微控制器、RFID/NFC读写芯片和RFID/NFC天线，所述的解调电路和调制电路分别连接微控制器，该微控制器通过通信接口连接RFID/NFC读写芯片，该RFID/NFC读写芯片与RFID/NFC天线通信连接，所述的电池分别与微控制器和读写芯片连接并提供电能；
第二步，在智能手机上采取触发的形式发出数字控制指令，数字控制指令被内置软件模块的调制单元转换成模拟信号，该模拟信号通过耳机插孔音频输出通道发送至外置的读写模块中；
第三步，读写模块中的解调电路将智能手机发出的音频信号转换为矩形波，该矩形波作为接收的基带信号输入至微控制器中，微控制器中CPU调用定时器单元和中断单元对矩形波解码，恢复出耳机接口发送的数字控制指令；
第四步，所述的数字控制指令通过通信接口传输至RFID/NFC读写芯片，该RFID/NFC读写芯片连接RFID/NFC天线，RFID/NFC天线产生读写RFID/NFC标签所需的射频场，并接受RFID/NFC标签返回的射频信号，该返回的射频信号被依次传输至RFID/NFC读写芯片和微控制器中；
第五步，微控制器对RFID/NFC读写芯片返回的标签数据编码并生成基带信号，生成的基带信号经调制电路调制成音频信号，该音频信号经由耳机插孔中的麦克风发送至智能手机中；
第六步，智能手机自耳机音频插口中接收的音频信号传输至内置软件模块中，其中的解调单元将音频信号利用PCM规则编码，该PCM规则编码数字数据来获得RFID/NFC模块的指令执行结果；
第七步，智能手机对获得RFID/NFC模块的指令执行结果进一步处理，使得该智能手机获得RFID/NFC模块读取功能。
一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的读取系统，其特点在于通过手机的耳机插孔传递控制指令与读取到的RFID/NFC标签信息，该系统包括有内置于智能手机中的内置软件模块和外置的读写模块，该外置的读写模块通过耳机插孔与智能手机连接；所述的读写模块结构上包括有解调电路、调制电路、电池、微控制器、RFID/NFC读写芯片和RFID/NFC天线，所述的解调电路和调制电路分别连接微控制器，该微控制器通过通信接口连接RFID/NFC读写芯片，该RFID/NFC读写芯片与RFID/NFC天线通信连接，所述的电池分别与微控制器和读写芯片连接并提供电能；所述的内置软件模块中设有连接智能手机上耳机的调制单元和连接智能手机麦克风的解调单元以及处理RFID/NFC数据的处理单元。
在本发明手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的读取系统中，所述的微控制器中设有中央处理器、定时器单元和中断单元，所述的微控制器通过通用输入/输出接口GPIO分别连接解调电路和调制电路。
在本发明手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的读取系统中，所述的微控制器的通信接口与RFID/NFC芯片连接的通信协议为SPI、IIC、UART或为并行接口。
基于上述技术方案，本发明利用智能手机来读取RFID/NFC标签的读取系统以及读取方法与现有技术相比具有如下技术优点：
1.本发明的读取系统是利用智能手机的耳机接口来外置一个读写模块，利用外置的读写模块和内置在智能手机中以软件形式存在的内置软件模块一起组成读取系统，可以使得智能手机都具有RFID/NFC标签读取功能，极大地将近场通信技术普及。
2.本发明中内置软件模块将数字信号转换成可通过耳机插孔传送的模拟信号，将通过耳机插孔接收到的模拟信号转换成原始的数字信号,通过数字信号控制RFID/NFC读写模块，根据读写模块获取的标签信息进行进一步应用开发。
3.RFID/NFC技术作为最新非常热门的技术，如果能把所有智能手机和RFID/NFC技术结合起来进行防伪认证，将大大提升防伪方案的水平。
附图说明
    图1是本发明利用智能手机读取RFID/NFC标签的读取系统的组成结构示意图。
具体实施方式
下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明的利用智能手机读取RFID/NFC标签的读取系统和读取方法做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解本发明的结构组成和工作方式，但不能以此来限制本发明的保护范围。
请看图1，图1是本发明利用智能手机读取RFID/NFC标签的读取系统的组成结构示意图。
 本发明是一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的读取系统，该系统组成上包括有内置于智能手机中的内置软件模块和外置的读写模块，该外置的读写模块通过耳机插孔与智能手机连接。上述的内置软件模块中设有连接智能手机上耳机的调制单元和连接智能手机麦克风的解调单元以及处理RFID/NFC数据的处理单元。
上述的读写模块结构上包括有解调电路、调制电路、电池、微控制器、RFID/NFC读写芯片和RFID/NFC天线。其中，解调电路和调制电路分别连接微控制器，该微控制器通过通信接口连接RFID/NFC读写芯片，该RFID/NFC读写芯片与RFID/NFC天线通信连接。解调电路负责将智能手机发出的音频信号转化为矩形波（接收基带信号）以提供给后端的微控制器处理。
电池分别与微控制器和RFID/NFC读写芯片连接并提供电能，用以保证整个读写模块的正常运行。
在本发明利用智能手机读取RFID/NFC标签的读取系统中，所述的微控制器中设有中央处理器CPU、定时器单元和中断单元，所述的微控制器通过通用输入/输出接口GPIO分别连接解调电路和调制电路。微控制器是整个模块的控制核心。微控制器在中央处理器CPU的控制下，通过通用输入/输出接口GPIO与调制电路、解调电路连接，调用内部的定时器单元、中断单元完成对基带信号的处理。微控制器有如下功能：① 解码由解调电路产生的矩形波并从中恢复出耳机接口发送的数据。② 将模块需要回复给手机的数据按照一定规则编码为矩形波交付给调制电路处理。③ 通过通信接口与RFID/NFC读写芯片进行通信，完成标签的读写功能。
RFID/NFC读写芯片一方面与天线连接，处理射频信号完成标签的读写。另一方面从通信接口接收微控制器发来的命令，对标签进行读写操作或将读到的数据经由通信接口发送到微控制器。微控制器的通信接口与RFID/NFC读写芯片通过特定的通信协议进行数据交互。
在本发明利用智能手机读取RFID/NFC标签的读取系统中，所述的微控制器的通信接口与RFID/NFC芯片连接的通信协议为SPI、IIC、UART或为并行接口。其中，SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)，IIC （Inter-Integrated Circuit总线结构），UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter通用异步接收/发送装置）。
利用上述读取系统来读取RFID/NFC标签的方法，该方法的前提是智能手机上包括有具有用于音频信号输入和输出的耳机插孔，并且智能手机中没有在硬件上设置RFID/NFC模块。
本发明的方法在具体使用过程中包括了如下详细步骤：
第一步，在智能手机内部设置以软件形式存在的内置软件模块，将制作完成的读写模块通过耳机插孔连接到智能手机上；
第二步，在智能手机上采取触发的形式发出数字控制指令，数字控制指令被内置软件模块的调制单元转换成模拟信号，该模拟信号通过耳机插孔音频输出通道发送至外置的读写模块中；
第三步，读写模块中的解调电路将智能手机发出的音频信号转换为矩形波，该矩形波作为接收的基带信号输入至微控制器中，微控制器中CPU调用定时器单元和中断单元对矩形波解码，恢复出耳机接口发送的数字控制指令；
第四步，所述的数字控制指令通过通信接口传输至RFID/NFC读写芯片，该RFID/NFC读写芯片连接RFID/NFC天线，RFID/NFC天线产生读写RFID/NFC标签所需的射频场，并接受RFID/NFC标签返回的射频信号，该返回的射频信号被依次传输至RFID/NFC读写芯片和微控制器中；
第五步，微控制器对RFID/NFC读写芯片返回的标签数据编码并生成基带信号，生成的基带信号经调制电路调制成音频信号，该音频信号经由耳机插孔中的麦克风发送至智能手机中；
第六步，智能手机自耳机音频插口中接收的音频信号传输至内置软件模块中，其中的解调单元将音频信号利用PCM规则编码，该PCM规则编码数字数据来获得RFID/NFC模块的指令执行结果；
第七步，智能手机对获得RFID/NFC模块的指令执行结果进一步处理，使得该智能手机获得RFID/NFC模块读取功能。
本发明中读写模块硬件电路的工作流程描述：手机软件发出读写控制命令，该命令由手机软件调制成音频信号，经手机的耳机口传输到模块的解调电路，解调电路解调该音频信号得到基带信号。基带信号是矩形波，由微控制器的GPIO在外部中断与定时器的协助下解析得到实际的控制命令。微控制器的CPU根据控制命令操作其通信接口与RFDI/NFC读写芯片进行通信，指示读写芯片读写标签或进行其他操作。RFDI/NFC读写芯片通过RFDI/NFC天线与RFDI/NFC标签通信，完成标签操作。RFDI/NFC读写芯片将其对标签的操作结果所生成的数据经由通信接口返回传输给微控制器。微控制器对RFDI/NFC读写芯片返回的标签数据进行编码，生成基带信号交给模块的调制电路进行处理。调制电路把基带信号调制成音频信号经由手机的麦克风发送给手机，手机的内置软件模块中解调单元会解调麦克风接收到的音频信号，处理RFID/NFC数据的处理单元将该信号还原为标签数据供手机的上层软件使用。
本发明利用所有智能手机都具有耳机插孔这一特性，通过耳机插孔连接RFID/NFC读写模块，然后编写软件对RFID/NFC读写模块进行控制，从而让智能手机拥有读取RFID/NFC标签的能力。

Claims (4)

1.一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的方法，所述的手机上包括有具有用于音频信号输入和输出的耳机插孔，其主要特征在于，该方法是通过手机的耳机插孔传递控制指令与读取到RFID/NFC标签的标签信息，该方法具体包括有如下步骤：
第一步，在智能手机内部设置以软件形式存在的内置软件模块，将制作完成的读写模块通过耳机插孔连接到智能手机上，所述的读写模块结构上包括有解调电路、调制电路、电池、微控制器、RFID/NFC读写芯片和RFID/NFC天线，所述的解调电路和调制电路分别连接微控制器，该微控制器通过通信接口连接RFID/NFC读写芯片，该RFID/NFC读写芯片与RFID/NFC天线通信连接，所述的电池分别与微控制器和读写芯片连接并提供电能；
第二步，在智能手机上采取触发的形式发出数字控制指令，数字控制指令被内置软件模块的调制单元转换成模拟信号，该模拟信号通过耳机插孔音频输出通道发送至外置的读写模块中；
第三步，读写模块中的解调电路将智能手机发出的音频信号转换为矩形波，该矩形波作为接收的基带信号输入至微控制器中，微控制器中CPU调用定时器单元和中断单元对矩形波解码，恢复出耳机接口发送的数字控制指令；
第四步，所述的数字控制指令通过通信接口传输至RFID/NFC读写芯片，该RFID/NFC读写芯片连接RFID/NFC天线，RFID/NFC天线产生读写RFID/NFC标签所需的射频场，并接受RFID/NFC标签返回的射频信号，该返回的射频信号被依次传输至RFID/NFC读写芯片和微控制器中；
第五步，微控制器对RFID/NFC读写芯片返回的标签数据编码并生成基带信号，生成的基带信号经调制电路调制成音频信号，该音频信号经由耳机插孔中的麦克风发送至智能手机中；
第六步，智能手机自耳机音频插口中接收的音频信号传输至内置软件模块中，其中的解调单元将音频信号利用PCM规则编码，该PCM规则编码数字数据来获得RFID/NFC模块的指令执行结果；
第七步，智能手机对获得RFID/NFC模块的指令执行结果进一步处理，使得该智能手机获得RFID/NFC模块读取功能。
2.一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的读取系统，其特征在于通过耳机插孔传递控制指令与读取到的标签信息，该系统包括有内置于智能手机中的内置软件模块和外置的读写模块，该外置的读写模块通过耳机插孔与智能手机连接；所述的读写模块结构上包括有解调电路、调制电路、电池、微控制器、RFID/NFC读写芯片和RFID/NFC天线，所述的解调电路和调制电路分别连接微控制器，该微控制器通过通信接口连接RFID/NFC读写芯片，该RFID/NFC读写芯片与RFID/NFC天线通信连接，所述的电池分别与微控制器和读写芯片连接并提供电能；所述的内置软件模块中设有连接智能手机上耳机的调制单元和连接智能手机麦克风的解调单元以及处理RFID/NFC数据的处理单元。
3.根据权利要求2所述的一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的读取系统，其特征在于通过耳机插孔传递控制指令与读取到的标签信息，所述的微控制器中设有中央处理器、定时器单元和中断单元，所述的微控制器通过通用输入/输出接口GPIO分别连接解调电路和调制电路。
4.根据权利要求2所述的一种手机利用耳机插孔读取RFID/NFC标签的读取系统，其特征在于通过耳机插孔传递控制指令与读取到的标签信息，所述的微控制器的通信接口与RFID/NFC芯片连接的通信协议为SPI、IIC、UART或为并行接口。
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