CN103077410B - 固定式无线射频读写器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固定式无线射频读写器，其包括：相连接的数字电路板和射频电路板，其中，数字电路板包括主控制模块，分别与主控制模块相连接的电源与指示灯模块、串口控制模块、以太网模块、无线扩展模块、EEP？ROM模块、接口模块和调试模块；射频电路板包括相互连接的射频读写模块和控制模块，分别与射频读写模块相连接的电源模块、低通滤波模块、外部功放模块、耦合器模块相连接，以及射频开关和天线端口模块，其中控制模块与接口模块相连接，外部功率放大模块经耦合器模块、射频开关模块连接天线端口模块。

Description

固定式无线射频读写器
技术领域
本发明涉及射频识别领域，具体而言，涉及一种固定式无线射频读写器。
背景技术
在射频识别系统中，现有技术的读写器的射频部分和数字部分集中在一块电路板上，只有一个单片机来读写和处理标签数据信息，还有射频部分的射频开关模块大多采用一级射频开关，隔离度较低，读写及处理数据速度也较低，单片机芯片也不具有数据保护功能，不能满足用户在断电断网紧急情况下的需求。
发明内容
本发明提供一种固定式无线射频读写器，用以提高天线隔离度。。
为达到上述目的，本发明提供了一种固定式无线射频读写器，其包括：相连接的数字电路板和射频电路板，其中
数字电路板包括主控制模块，分别与主控制模块相连接的电源与指示灯模块、串口控制模块、以太网模块、无线扩展模块、EEPROM模块、接口模块和调试模块；
射频电路板包括相互连接的射频读写模块和控制模块，分别与射频读写模块相连接的电源模块、低通滤波模块、外部功放模块、耦合器模块相连接，以及射频开关和天线端口模块，其中控制模块与接口模块相连接，外部功率放大模块经耦合器模块、射频开关模块连接天线端口模块。
较佳的，无线扩展模块包括以下至少之一：
WIFI单元、GPS单元、GPRS单元和蓝牙单元；
其中，WIFI单元、GPS单元、GPRS单元和蓝牙单元分别经WIFI天线接口、GPS天线接口、GPRS天线接口和蓝牙天线接口连接相应天线。
较佳的，数字电路板和射频电路板通过RS232接口或USB接口进行连接
较佳的，主控制模块包括数据存储单元，保存标签数据信息；主控制模块支持插入带有身份识别文件的U盘提取标签数据。
较佳的，上述固定式无线射频读写器还包括：
扼流保护电路，与电源模块的直流输入端相连接。
较佳的，主控制模块配置有以太网接口、RS232接口、RS485接口、CAN总线接口、USB接口、GPO输出以及外部中断和声光指示接口。
较佳的，射频开关模块采用两级开关设计，两级开关电路采用3个射频开关芯片，共有6个控制管脚，这6个控制管脚通过一个开关控制逻辑电路，转换为2个控制管脚，该6路控制信号通过分别通过反相器连接两级开关的6个控制管脚。
上述实施例中的射频读写器将数字部分和射频部分分离，隔离度较高，并且两部分都有处理器，标签数据的读写及处理分开，提高了数据读写和处理速度。
另外，射频部分两级射频开关的设计使天线隔离度提高了一倍；数据保护功能使用户在断电断网的情况下数据仍然保存不会丢失，而且支持带身份识别U盘进行数据提取，满足了用户在应急情况的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明一实施例的固定式无线射频读写器框图；
图2为本发明一实施例的射频读写模块示意图；
图3和图4为本发明一实施例的两级射频开关示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例的固定式无线射频读写器框图；如图1所示，该读写器由数字部分和射频部分两个电路板组成，数字电路板包括主控制模块10，分别与主控制模块10相连接的以太网模块20、串口控制模块30、电源与指示灯模块40、无线扩展模块50、EEPROM模块(图中未示出)、调试模块60和接口模块70；射频电路板包括相互连接的射频读写模块90和控制模块80，控制模块8与接口模块70相连接，射频读写模块90分别与电源模块200、低通滤波模块、外部功放模块120、耦合器模块130、射频开关140和天线端口模块150相连接，其中外部功放模块120经耦合器模块130、射频开关140连接天线端口模块150。
如图2所示，射频控制模块采用32位处理器(如AT91SAM7S256-MU单片机)，射频读写模块采用RFID集成芯片R2000，RFID集成芯片还连接有温度补偿晶振电路160。温补晶振电路可采用24MHz晶振，通过隔直电容与R2000连接。射频控制模块80与射频读写模块90分别连接电源模块200。射频控制模块80分别连接晶振170、I/O接口180和JTAG接口190。
温补晶振电路采用24MHz晶振，通过隔直电容与R2000连接。
R2000集成了信号发射接收的主要电路，包括编解码、调制解调、接收、发射和协议处理功能。温度补偿晶振电路为R2000提供时钟信号。3个巴伦芯片构成的平衡转不平衡器件。
外部功率放大电路接低通滤波电路。同时还可以设有发射功率检测并将功率值反馈到主控制电路，然后通过调节功放控制电压自动调整功放增益以使射频输出功率工作在稳定区间。
低通滤波电路由环路滤波电路构成，并接收发分离电路。
耦合器电路采用定向耦合器构成收发分离电路。
图3和图4为本发明一实施例的两级射频开关示意图。如图3所示，射频开关模块采用两级开关设计，两级开关电路采用3个射频开关芯片，共有6个控制管脚，这6个控制管脚通过一个开关控制逻辑电路，转换为2个控制管脚，该6路控制信号通过分别通过反相器连接两级开关的6个控制管脚。
由电感、电容串并联构成的密集型读写器滤波电路用于实现支持密集型读写器。
接口电路提供了32针接口与数字板相连接，其中包括UART与USB数据线。
射频板输入电源为直流12V，并通过电源转换芯片将电压转换为需要的7.2V、5V、3.3V、1.8V。还在直流输入端设置了扼流保护电路。
控制模块是基于AT91ARM7TDMI系列的芯片。
数字板配置了用于同上位机通讯的以太网接口、RS232接口、RS485接口、CAN总线接口，用于读取标签数据的USB接口，用于控制外部传感器的GPO输出，以及外部中断和相关声光指示接口。
数字板采用高速ARM9芯片作为控制核心，集成在核心板上，分别通过通讯端口或GPIO连接至RS232、RS485、USB、以太网、外部中断及输出、LED灯和蜂鸣器、CAN总线、WIFI、以及EEPROM。核心板集成了FLASH。数字板通过纽扣电池给核心板提供实时时钟备用电源。
数字板的电源供给24V外部电压，通过降压芯片变为12V，12V再降压为5V，5V降压为3.3V。电源管理采用肖特基整流电路以提高电路的可靠性，并配备高耐压的大电容来得到更好的电压稳定度。信号地、外部地和485电源地之间用磁珠连接，防止串扰。
数字板配备了一个蜂鸣器和5个LED灯用于信号指示，受控于GPO。还有一个LED用于电源指示。LED灯使用电源驱动而非GPO管脚驱动，减少了对GPO管脚扇出能力的要求，设计更合理。
JTAG电路主要用于程序的调试和固化，是一个20脚的接口，其中的NTRST、TDI、TMS和TCK使用了上拉电阻。
EEPROM使用I2C总线进行数据存取。
数字板配备了四个控制输出和四个外部中断输入，四个控制输出主要用于控制外部传感器，四个外部中断输入可于用户自行配制，中断资源丰富。管脚与外部接口使用光耦进行。信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。
数字部分处理器采用工业级高速处理器。运行Linux操作系统。
以太网控制器采用芯片LAN8700，集成MII/RMII模式，由外部50M晶振提供时钟，有LINK和ACT的LED指示灯。
CAN总线控制器采用专用的控制器局域网络(CAN)协议控制器，完全支持CAN总线V2.0A/B技术规范。该器件支持CAN1.2、CAN2.0A、主动和被动CAN2.0B等版本的协议，能够发送和接收标准和扩展报文。它还同时具备验收过滤以及报文管理功能。该器件包含三个发送缓冲器和两个接收缓冲器，减少了微处理器的管理负担。微处理器的通讯是通过行业标准串行外设接口(SPI)来实现的，其数据传输速率高达5Mb/s。时钟由8M晶振提供。通过SPI接口与ARM处理器相连。
RS485和RS232接口电路：RS485使用DC-DC电源隔离电路进行独立的5V供电，与端口的连接采用瞬态保护。与ARM的UART连接通过光耦进行电平转换和光电隔离，MAX487的读写使能通过一个GPO来控制。RS232接口电路3.3V供电，稳定数据率为120kbps。两个串口，一个用于外部通信，一个用于数字板内部调试用(UART5)，RS232接口电路进行瞬态保护。
外部接口主要有DB25、DB9、USB和网口，DB9是RS232，DB25包含CAN总线、RS485和四个外部中断、四个控制输出。USB和网口都设计了滤波电路以得到更好的信号质量。
数字板与射频板的接口主要通过UART实现，USB接口与外部的USB接口复用，数字板向射频板提供12V的电压。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种固定式无线射频读写器，其特征在于，包括：相连接的数字电路板和射频电路板，其中
所述数字电路板包括主控制模块，分别与所述主控制模块相连接的电源与指示灯模块、串口控制模块、以太网模块、无线扩展模块、EEPROM模块、接口模块和调试模块；
所述射频电路板包括相互连接的射频读写模块和控制模块，分别与所述射频读写模块相连接的电源模块、低通滤波模块、外部功放模块、耦合器模块、射频开关和天线端口模块，其中所述控制模块与所述接口模块相连接，所述外部功率放大模块经所述耦合器模块、射频开关模块连接所述天线端口模块；
所述射频开关模块采用两级开关设计，两级开关电路采用3个射频开关芯片，共有6个控制管脚，这6个控制管脚通过一个开关控制逻辑电路，转换为2个控制管脚，6路控制信号分别通过反相器连接两级开关的6个控制管脚。
2.根据权利要求1所述的固定式无线射频读写器，其特征在于，所述无线扩展模块包括以下至少之一：
WIFI单元、GPS单元、GPRS单元和蓝牙单元；
其中，所述WIFI单元、GPS单元、GPRS单元和蓝牙单元分别经WIFI天线接口、GPS天线接口、GPRS天线接口和蓝牙天线接口连接相应天线。
3.根据权利要求1所述的固定式无线射频读写器，其特征在于，所述数字电路板和所述射频电路板通过RS232接口或USB接口进行连接。
4.根据权利要求1所述的固定式无线射频读写器，其特征在于，所述主控制模块包括数据存储单元，保存标签数据信息；所述主控制模块支持插入带有身份识别文件的U盘提取标签数据。
5.根据权利要求1所述的固定式无线射频读写器，其特征在于，还包括：
扼流保护电路，与所述电源模块的直流输入端相连接。
6.根据权利要求1所述的固定式无线射频读写器，其特征在于，所述主控制模块配置有以太网接口、RS232接口、RS485接口、CAN总线接口、USB接口、GPO输出以及外部中断和声光指示接口。
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