CN102968659A - 电子标签无线有线交互通信方法及电子标签 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子标签无线有线交互通信方法，电子标签包括一天线、一有线接口、一射频识别芯片；射频识别芯片启动上电进入准备就绪状态，如果射频识别芯片接到其无线接口送来的进行射频数据传输命令，则电子标签进入无线工作模式；如果射频识别芯片接到所述有线接口送来的进行有线数据传输命令，则电子标签进入有线工作模式。本发明还公开了一种电子标签。本发明，电子标签除能通过有线方式其他通信系统互联，不必在电子标签和阅读器通信后才能将电子标签芯片中的数据送达其他通信系统，进行射频无线通信同进行有线通信互不干扰，能实时与RFID系统之外的其他通信系统通信，并且电子标签在进行射频无线通信时能切断外接电源，减少电源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别技术，特别涉及一种电子标签无线有线交互通信方法及电子标签。
背景技术
射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID），是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
一套完整的RFID系统，包括阅读器（Reader）、电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）、应用软件系统三个部份，其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波能量给电子标签，用以驱动电子标签电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用软件系统做相应的处理。
电子标签包括天线及芯片，芯片存有目标对象数据及唯一的识别代码。
电子标签分为被动、半被动（也称作半主动）、主动三类。
被动式标签，又称无源式电子标签，没有内部供电电源，使用时的电能取自天线接收到的无线电波能量；其内部芯片通过接收到的电磁波进行驱动，这些电磁波是由阅读器发出的，当电子标签接收到足够强度的电磁波时，向阅读器发出数据。
半主动式标签，比被动式标签多了一个小型电池，小型电池电力恰好可以驱动标签芯片，使得芯片处于工作的状态。这样的好处在于，天线可以不用管接收电磁波的任务，充分作为回传信号之用，半主动式较被动式有更快的反应速度，更好的效率。
主动式标签，本身具有内部电源供应器，用以供应内部芯片所需电源以产生对外的讯号。
阅读器是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和电子标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源电子标签提供能量和时序。
电子标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的数据，或者由电子标签主动发送芯片中的数据，阅读器机收数据并解码后，送至应用软件系统进行有关数据处理。
RFID系统已经大量进入国民生活并得到越来越广泛的应用，RFID系统目前有几种国际标准：如使用13.56MHz作无线通信的高频非接触标识标准ISO14443、使用860-960MHz实现无线通信的UHF RFID标准ISO18000、使用2.4GHz频段实现无线通信的有源RFID标准、使用5.8GHz实现无线通信的半有源ETC标准以及使用125/135KHz实现无线通信的RFID标准等。
现有的RFID系统，都注重于实现无线通信，电子标签没有有线通信接口。但是在很多场景，不仅要使用无线通信从电子标签获取原始数据，还需要RFID系统电子标签和其他通信系统互联，通常的解决办法是在RFID系统阅读器上实现和其他通信系统互联，这样只有在电子标签和阅读器通信后才能将电子标签芯片中的数据送达其他通信系统，实时特性较差，不利于RFID系统的进一步推广。
在一些特定场景，如冷链管理、胎压数据获取等，数据需要不间断上传并保存，被动式标签因为本身没有电源，在没有阅读器触发时无法采集数据更不可能上传，而使用半被动或主动式标签存在功耗大和需要更换电池等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，电子标签能互不干扰的进行射频无线通信及有线通信，并且电源消耗小。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电子标签无线有线交互通信方法，电子标签包括一天线、一有线接口、一射频识别芯片；
所述天线，连接射频识别芯片的无线接口，用于射频识别芯片与阅读器进行射频无线通信；
所述有线接口，用于射频识别芯片与有线通信系统进行有线通信；
电子标签无线有线交互通信方法包括以下步骤：
一.射频识别芯片启动上电；
二．射频识别芯片进入准备就绪状态，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号为0，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号为0；
三.如果射频识别芯片接到其无线接口送来的进行射频数据传输命令，则进入步骤四；如果射频识别芯片接到所述有线接口送来的进行有线数据传输命令，则进入步骤六；如果射频识别芯片既没接到进行射频数据传输命令，也没接到进行有线数据传输命令，则进入步骤二；
四．电子标签进入无线工作模式；
电子标签在无线工作模式时，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号为0，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号为1；在无线工作状态信号为1时，接通所述射频识别芯片无线接口的数据通道，切断所述有线接口到所述射频识别芯片的数据通道，并切断外接电源向射频识别芯片供电；
五．当射频识别芯片接收到阅读器射频无线发送的结束射频数据命令，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号由1变为0，射频识别芯片重启，进入步骤二；
六.电子标签进入有线工作模式；
电子标签在有线工作模式时，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号为0，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号为1；
在有线工作状态信号为1时，切断所述射频识别芯片无线接口的数据通道，接通所述有线接口到所述射频识别芯片的数据通道，接通外接电源向射频识别芯片供电；
七.当射频识别芯片接收到有线通信系统经有线接口按有线接口协议发送的结束有线数据命令，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号由1变为0，射频识别芯片重启，进入步骤二。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子标签，其包括一天线、一有线接口、一射频识别芯片；
所述天线，连接射频识别芯片的无线接口，用于射频识别芯片与阅读器进行射频无线通信；
所述有线接口，用于射频识别芯片与有线通信系统进行有线通信。
较佳的，所述射频识别芯片，包括无线接口、第一二选一开关、第二二选一开关、基带电路、存储电路、接口控制电路、接口解码电路、电平位移器；
所述无线接口，包括整流电路、解调电路、调制电路；
所述整流电路，用于将所述天线的感应电流转换成所述射频识别芯片的无线接口、基带电路及存储电路的工作电压；
所述解调电路，用于将所述天线传来的数据进行解调；
所述调制电路，用于将所述基带电路传来的数据调制后发送到所述天线；
所述存储电路，存储有目标对象数据及唯一的识别代码；
所述第一二选一开关，一端接所述解调电路的输出，一端接所述接口解码电路的输出，一端接所述基带电路的输入；
所述第二二选一开关，一端接所述调制电路的输入，一端接所述接口解码电路的输入，一端接所述基带电路的输出；
所述电平位移器，用于将外接电源转换成基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的工作电压；
所述接口解码电路，用于将来自所述有线接口的数据解码后传送到所述基带电路，将来自所述基带电路的数据编码后传送到所述有线接口；
所述接口控制电路，当通过有线通信接口接收到进行有线数据传输命令，输出的有线工作状态信号为1，当通过有线通信接口接收到结束有线数据命令，则输出的有线工作状态信号变为0；
如果有线工作状态信号为1，则所述第一二选一开关，将所述解调电路的输出与所述基带电路的输入断开，将所述接口解码电路的输出与所述基带电路的输入接通；所述第二二选一开关，将所述基带电路的输出与所述调制电路的输入断开，将所述基带电路的输出与所述接口解码电路的输入接通；如果有线工作状态信号为0，则所述第一二选一开关，将所述解调电路的输出与所述基带电路的输入接通，将所述接口解码电路的输出与所述基带电路的输入断开；所述第二二选一开关，将所述基带电路的输出与所述调制电路的输入接通，将所述基带电路的输出与所述接口解码电路的输入断开；
所述基带电路，上电初始产生的无线工作状态信号为0，基带电路若接收到所述解调电路解析得到的进行射频数据传输命令，则无线工作状态信号变为1，若接收到所述解调电路解析得到的结束射频数据命令，或者接收到所述接口解码电路解析得到的结束有线数据命令，则无线工作状态信号变为0；
无线工作状态信号为1时，所述电平移位器停止工作，切断外接电源对基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的供电，使接口控制电路及接口解码电路停止工作，否则所述电平移位器正常工作，接通外接电源对基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的供电，使接口控制电路及接口解码电路开始工作。
本发明的电子标签无线有线交互通信方法及电子标签，电子标签除包含一用于同阅读器进行射频无线通信的射频无线接口外，还包含一有线接口，电子标签能通过有线方式其他通信系统互联，不必在电子标签和阅读器通信后才能将电子标签芯片中的数据送达其他通信系统，并且电子标签进行射频无线通信同进行有线通信互不干扰，能实时与RFID系统之外的其他通信系统通信，并且电子标签在进行射频无线通信时能切断外接电源，减少电源消耗，有利于RFID系统的进一步推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的电子标签无线有线交互通信方法一实施例流程图；
图2是本发明的电子标签一实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
电子标签无线有线交互通信方法，电子标签包括一天线、一有线接口、一射频识别芯片；
所述天线，连接射频识别芯片的无线接口，用于射频识别芯片与阅读器进行射频无线通信；
所述有线接口，用于射频识别芯片与有线通信系统进行有线通信，所述有线接口可以采用通用I2C或SPI标准，工作时需要外接电源；
电子标签无线有线交互通信方法如图1所示，包括以下步骤：
一.射频识别芯片启动上电；
二．射频识别芯片进入准备就绪状态，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号Busy1为0（如低电平），射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号Busy2为0（如低电平）；
三.如果射频识别芯片接到其无线接口送来的进行射频数据传输命令，则进入步骤四；如果射频识别芯片接到所述有线接口送来的进行有线数据传输命令，则进入步骤六；如果射频识别芯片既没接到进行射频数据传输命令，也没接到进行有线数据传输命令，则进入步骤二；
四．电子标签进入无线工作模式；
电子标签在无线工作模式时，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号Busy2为0，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号Busy1为1（如高电平）；在无线工作状态信号Busy1为1时，接通所述射频识别芯片无线接口的数据通道，切断所述有线接口到所述射频识别芯片的数据通道，从而阻断数据或干扰通过有线接口向射频识别芯片传输信号，防止射频识别芯片同时接收无线信号及有线信号而出现不必要的冲突，并切断外接电源向射频识别芯片供电，避免浪费电源；
五．当射频识别芯片接收到阅读器射频无线发送的结束射频数据命令EndRF，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号Busy1由1变为0，射频识别芯片重启，进入步骤二；
六.电子标签进入有线工作模式；
电子标签在有线工作模式时，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号Busy1为0，并且射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号Busy2为1（如高电平）；
无线工作状态信号Busy1为0时，接通外接电源向射频识别芯片供电；
在有线工作状态信号Busy2为1时，切断所述射频识别芯片无线接口的数据通道，接通所述有线接口到所述射频识别芯片的数据通道，从而保证只有有线接口侧的数据可以传送至射频识别芯片；
七.当射频识别芯片接收到有线通信系统经有线接口按有线接口协议发送的结束有线数据命令EndDig（可以是结束脉冲或特定伪随机码），射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号Busy2由1变为0，射频识别芯片重启，进入步骤二。
实施例二
电子标签如图1所示，包括一天线、一有线接口、一射频识别芯片；
所述天线，连接射频识别芯片的无线接口，用于射频识别芯片与阅读器进行射频无线通信；
所述有线接口，用于射频识别芯片与有线通信系统进行有线通信，工作时需要外接电源；
所述射频识别芯片，包括无线接口、第一二选一开关、第二二选一开关、基带电路、存储电路、接口控制电路、接口解码电路、电平位移器；
所述无线接口，包括整流电路、解调电路、调制电路；
所述整流电路，用于将所述天线的感应电流转换成所述射频识别芯片的无线接口、基带电路及存储电路的工作电压；
所述解调电路，用于将所述天线传来的数据进行解调；
所述调制电路，用于将所述基带电路传来的数据调制后发送到所述天线；
所述存储电路，存储有目标对象数据及唯一的识别代码；
所述第一二选一开关，一端接所述解调电路的输出，一端接所述接口解码电路的输出，一端接所述基带电路的输入；
所述第二二选一开关，一端接所述调制电路的输入，一端接所述接口解码电路的输入，一端接所述基带电路的输出；
所述电平位移器，用于将外接电源转换成基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的工作电压；
所述接口解码电路，用于将来自所述有线接口的数据解码后传送到所述基带电路，将来自所述基带电路的数据编码后传送到所述有线接口；
所述接口控制电路，当通过有线通信接口接收到进行有线数据传输命令，输出的有线工作状态信号Busy2为1（如高电平），当通过有线通信接口接收到结束有线数据命令，则输出的有线工作状态信号变为0（如低电平）；
如果有线工作状态信号Busy2为1，则所述第一二选一开关，将所述解调电路的输出与所述基带电路的输入断开，将所述接口解码电路的输出与所述基带电路的输入接通；所述第二二选一开关，将所述基带电路的输出与所述调制电路的输入断开，将所述基带电路的输出与所述接口解码电路的输入接通；如果有线工作状态信号Busy2为0，则所述第一二选一开关，将所述解调电路的输出与所述基带电路的输入接通，将所述接口解码电路的输出与所述基带电路的输入断开；所述第二二选一开关，将所述基带电路的输出与所述调制电路的输入接通，将所述基带电路的输出与所述接口解码电路的输入断开；
所述基带电路，上电初始产生的无线工作状态信号Busy1为0（如低电平），基带电路若接收到所述解调电路解析得到的进行射频数据传输命令，则无线工作状态信号Busy1变为1（如高电平），若接收到所述解调电路解析得到的结束射频数据命令，或者接收到所述接口解码电路解析得到的结束有线数据命令（可以是结束脉冲或特定伪随机码），则无线工作状态信号Busy1变为0；
无线工作状态信号Busy1为1时，所述电平移位器停止工作，切断外接电源对基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的供电，使接口控制电路及接口解码电路停止工作，否则所述电平移位器正常工作，接通外接电源对基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的供电，使接口控制电路及接口解码电路开始工作。
较佳的，所述无线接口，可以采用高频非接触标识标准ISO14443、UHF RFID标准ISO18000等射频标识协议。
较佳的，所述有线接口可以采用I2C(Inter－Integrated Circuit)总线协议或SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)协议。
本发明的电子标签无线有线交互通信方法及电子标签，电子标签除包含一用于同阅读器进行射频无线通信的射频无线接口外，还包含一有线接口，电子标签能通过有线方式其他通信系统互联，不必在电子标签和阅读器通信后才能将电子标签芯片中的数据送达其他通信系统，并且电子标签进行射频无线通信同进行有线通信互不干扰，能实时与RFID系统之外的其他通信系统通信，并且电子标签在进行射频无线通信时能切断外接电源，减少电源消耗，有利于RFID系统的进一步推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种电子标签无线有线交互通信方法，其特征在于，电子标签包括一天线、一有线接口、一射频识别芯片；
所述天线，连接射频识别芯片的无线接口，用于射频识别芯片与阅读器进行射频无线通信；
所述有线接口，用于射频识别芯片与有线通信系统进行有线通信；
电子标签无线有线交互通信方法包括以下步骤：
一.射频识别芯片启动上电；
二．射频识别芯片进入准备就绪状态，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号为0，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号为0；
三.如果射频识别芯片接到其无线接口送来的进行射频数据传输命令，则进入步骤四；如果射频识别芯片接到所述有线接口送来的进行有线数据传输命令，则进入步骤六；如果射频识别芯片既没接到进行射频数据传输命令，也没接到进行有线数据传输命令，则进入步骤二；
四．电子标签进入无线工作模式；
电子标签在无线工作模式时，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号为0，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号为1；在无线工作状态信号为1时，接通所述射频识别芯片无线接口的数据通道，切断所述有线接口到所述射频识别芯片的数据通道，并切断外接电源向射频识别芯片供电；
五．当射频识别芯片接收到阅读器射频无线发送的结束射频数据命令，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号由1变为0，射频识别芯片重启，进入步骤二；
六.电子标签进入有线工作模式；
电子标签在有线工作模式时，射频识别芯片内部的基带电路产生的无线工作状态信号为0，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号为1；
在有线工作状态信号为1时，切断所述射频识别芯片无线接口的数据通道，接通所述有线接口到所述射频识别芯片的数据通道，接通外接电源向射频识别芯片供电；
七.当射频识别芯片接收到有线通信系统经有线接口按有线接口协议发送的结束有线数据命令，射频识别芯片内部的接口控制电路产生的有线工作状态信号由1变为0，射频识别芯片重启，进入步骤二。
2.根据权利要求1所述的电子标签无线有线交互通信方法，其特征在于，
所述有线接口采用I2C或SPI标准。
3.一种电子标签，其特征在于，包括一天线、一有线接口、一射频识别芯片；
所述天线，连接射频识别芯片的无线接口，用于射频识别芯片与阅读器进行射频无线通信；
所述有线接口，用于射频识别芯片与有线通信系统进行有线通信。
4.根据权利要求3所述的电子标签，其特征在于，
所述射频识别芯片，包括无线接口、第一二选一开关、第二二选一开关、基带电路、存储电路、接口控制电路、接口解码电路、电平位移器；
所述无线接口，包括整流电路、解调电路、调制电路；
所述整流电路，用于将所述天线的感应电流转换成所述射频识别芯片的无线接口、基带电路及存储电路的工作电压；
所述解调电路，用于将所述天线传来的数据进行解调；
所述调制电路，用于将所述基带电路传来的数据调制后发送到所述天线；
所述存储电路，存储有目标对象数据及唯一的识别代码；
所述第一二选一开关，一端接所述解调电路的输出，一端接所述接口解码电路的输出，一端接所述基带电路的输入；
所述第二二选一开关，一端接所述调制电路的输入，一端接所述接口解码电路的输入，一端接所述基带电路的输出；
所述电平位移器，用于将外接电源转换成基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的工作电压；
所述接口解码电路，用于将来自所述有线接口的数据解码后传送到所述基带电路，将来自所述基带电路的数据编码后传送到所述有线接口；
所述接口控制电路，当通过有线通信接口接收到进行有线数据传输命令，输出的有线工作状态信号为1，当通过有线通信接口接收到结束有线数据命令，则输出的有线工作状态信号变为0；
如果有线工作状态信号为1，则所述第一二选一开关，将所述解调电路的输出与所述基带电路的输入断开，将所述接口解码电路的输出与所述基带电路的输入接通；所述第二二选一开关，将所述基带电路的输出与所述调制电路的输入断开，将所述基带电路的输出与所述接口解码电路的输入接通；如果有线工作状态信号为0，则所述第一二选一开关，将所述解调电路的输出与所述基带电路的输入接通，将所述接口解码电路的输出与所述基带电路的输入断开；所述第二二选一开关，将所述基带电路的输出与所述调制电路的输入接通，将所述基带电路的输出与所述接口解码电路的输入断开；
所述基带电路，上电初始产生的无线工作状态信号为0，基带电路若接收到所述解调电路解析得到的进行射频数据传输命令，则无线工作状态信号变为1，若接收到所述解调电路解析得到的结束射频数据命令，或者接收到所述接口解码电路解析得到的结束有线数据命令，则无线工作状态信号变为0；
无线工作状态信号为1时，所述电平移位器停止工作，切断外接电源对基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的供电，使接口控制电路及接口解码电路停止工作，否则所述电平移位器正常工作，接通外接电源对基带电路、存储电路、接口控制电路及接口解码电路的供电，使接口控制电路及接口解码电路开始工作。
5.根据权利要求4所述的电子标签，其特征在于，
所述无线接口，采用高频非接触标识标准ISO14443或UHF RFID标准ISO18000。
6.根据权利要求4所述的电子标签，其特征在于，
所述有线接口，采用I2C或SPI协议。
7.根据权利要求4所述的电子标签，其特征在于，
所述结束有线数据命令，是结束脉冲或特定伪随机码。
8.根据权利要求4所述的电子标签，其特征在于，
所述状态1为高电平；
所述状态0为低电平。
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