CN103903045B - 超高频rfid标签芯片的通话盘存标记产生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，其包括上电判断电路、盘存标记产生电路、二选一电路、数字控制电路；当标签芯片进入读写器的读写范围内时，标签芯片通过整流器上电，此时上电判断电路首先工作，然后将判断结果去控制二选一电路,如果该标签芯片在标准所规定时间内没上过电，则二选一电路将随机状态信号接入到盘存标记产生电路的输入端，使得在盘存标记产生电路的输出端产生新的盘存标记状态值；否则，二选一电路将保持原有输出状态信号接入到盘存标记产生电路的输入端，使得盘存标记产生电路输出的盘存标记状态值与上次上电一致。本发明的超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，能满足现有UHF频段射频识别协议的要求，并且电路结构简单，功耗超低。

Description

超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统

技术领域

本发明涉及射频识别技术，特别涉及一种超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统。

背景技术

射频识别技术（Radio Frequency Identification，缩写RFID）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。与传统识别技术（二维码、条形码等）相比，RFID技术具有标示唯一、信息容量大、读取快捷方便、多标签读取、可进行数据加密的特点。经过多年发展已广泛应用于物品跟踪、航空行李分拣、工厂装配流水线、汽车防盗、电子票证、动物管理、商品防伪等领域。

RFID由于载波频段不同,可以划分为低频(30~300kHz)、中频(300kHz~3MHz)、高频(3~30MHz)和超高频(300MHz~3GHz)。其中,超高频(UHF)频段的有效作用距离最大,可以达到8~20m,可广泛应用于商业物流和交通运输领域。超高频射频识别系统的协议目前有很多种,主要可以分为两大协议制定者：一是ISO(国际标准化组织);二是EPC Global。ISO组织目前针对UHF频段制定了射频识别协议ISO18000-6,而EPC Global组织则制定了针对产品电子编码超高频射频识别系统的标准EPC G2 UHF RFID。

按照ISO18000-6及EPC G2UHF RFID标准的规定，电子标签的工作区域有4个，称为4个通话（S0，S1，S2，S3），一个标签在一个盘存周期中只能处于其中的一个通话中。例如我们可以用SELECT选择命令，使某个应用的标签群进入S0通话（我称之为工作区域），再用另一个SELECT选择命令，使另一个应用的标签群进入S1通话。这就相当于我们首先将标签群按其不同的应用分在不同的工作区域中。然而我们可以分别在不同的工作区域中，应用盘存命令将其标签进行进一步的盘存操作或其他读写操作。对于一个标签，当其处于某个通话（工作区域）时，用户可以应用盘存命令对其进行盘存，标签会返回其EPC值，并且为其自身设置一个己盘标记。这样对于今后的盘存，如果其参数中与标签的己盘标记不符，标签就不会再响应该盘存命令。电子标签的己盘标记值有A或B。

用户在应用SELECT命令中，会有一个参数，确定符合选择条件的标签在进入一个通话后，其初始的己盘标记。当一个标签被盘存后，标签会按照用户的盘存命令中的参数要求，更改其己盘标记。

RFID系统包括读写器、标签芯片、天线，RFID标签芯片最为重要模块之一，RFID标签芯片主要是用来标示物体的身份以及特征。一个完整超高频无源RFID标签由天线和标签芯片两部分组成，其中标签芯片一般包括以下几部分电路：

-整流电路

-电源稳压电路

-反向散射调制电路

-解调电路

-时钟恢复/产生电路

-启动信号产生电路

-参考源产生电路

-控制单元

-存储器

-盘存标记（S-FLGA）产生系统

其中盘存标记（S-FLGA）发生系统，其作用产生标签盘存(inventory)阶段的标记，在一个盘存周期内仅仅只有一个通话会参与。ISO18000-6及EPC G2UHF RFID标准中规定:在标签芯片初始上电后，或者标签芯片两次上电之间的间隔时间大于设定时间，S0、S1、S2、S3的盘存标记值必须随机，否则应保持盘存标记值不变。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，电路简单，功耗低；

为解决上述技术问题，本发明提供了的超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，包括上电判断电路、盘存标记产生电路、二选一电路、数字控制电路；

当标签芯片的整流器输出电压高于标签芯片的其他电路开始工作所需要的最低值，则判断为标签芯片上电；

如果本次标签芯片上电同前一次标签芯片上电的时间间隔小于设定时间，则本次标签芯片上电后所述上电判断电路的输出为1状态信号，如果本次标签芯片上电同前一次标签芯片上电的时间间隔大于等于设定时间，则本次标签芯片上电后所述上电判断电路的输出为0状态信号；

所述二选一电路，当所述上电判断电路输出0状态信号，则选择将随机状态信号输出到所述盘存标记产生电路，当所述上电判断电路输出1状态信号，则选择将所述数字控制电路输出的状态信号输出到所述盘存标记产生电路；

所述盘存标记产生电路，根据所述二选一电路的输出的两种状信号1或0，相应输出两种盘存标记状态值A或B，如果所述二选一电路输出1状态信号，所述盘存标记产生电路输出盘存标记状态值A，如果所述二选一电路输出0状态信号，所述盘存标记产生电路输出盘存标记状态值B；

所述数字控制电路，用于在本次标签芯片上电时保持输出与前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值相对应的状态信号；如果前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值为A，则所述数字控制电路保持输出1状态信号，如果前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值为B，则所述数字控制电路保持输出0状态信号。

较佳的，所述上电判断电路，包括充电保持电路、断电指示电路、第一比较器；

当标签芯片的整流器输出电压上升时，所述断电指示电路输出电压跟随整流器输出电压上升；当标签芯片的整流器输出电压下降并且大于第三参考电压时，所述断电指示电路输出电压跟随整流器输出电压下降；当标签芯片的整流器输出电压下降并且小于等于第三参考电压时，所述断电指示电路输出电压为0V，第三参考电压大于0V；

所述充电保持电路，包括第一电阻、第一电容、第二电容、第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管；

所述第一电阻接在所述断电指示电路的输出端同第一PMOS管的漏极之间，

第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极、第一NMOS管的漏极相连；

第二PMOS管的漏、栅接充电保持电路输出端；

第一NMOS管的栅极接所述断电指示电路的输出端，源极接地；

所述第一电容接在所述第一PMOS管的漏极同地之间；

所述第二电容接在所述充电保持电路输出端同地之间；

所述第一比较器的正端接所述充电保持电路输出端，负端接第一参考电压；

所述第一比较器的输出作为所述上电判断电路的输出。

较佳的，所述盘存标记产生电路，包括第三PMOS管、第四PMOS管、第三NMOS管、第三电容、第二比较器；

所述第三PMOS管、第三NMOS管的栅极用于接所述二选一电路输出的状态信号；

所述第三PMOS管的源极接标签芯片的整流器输出电压，漏极接第四PMOS管的源极；

所述第四PMOS管的漏、栅短接，并接第三NMOS管的漏极；

所述第二比较器的正端接第三NMOS管的漏极；

第三NMOS管的源极接地；

第三电容接在所述第二比较器的正端同地之间；

所述第二比较器的负端接第二参考电压；

所述第二比较器的输出作为所述盘存标记产生电路的输出。

本发明的超高频RFID标签芯片的盘存标记产生系统，当标签芯片进入读写器的读写范围内时，标签芯片通过整流器上电，此时上电判断电路首先工作，然后将判断结果去控制二选一电路,如果该标签芯片在标准所规定时间内没上过电，则二选一电路将随机状态信号接入到盘存标记产生电路的输入端，使得在盘存标记产生电路的输出端产生新的盘存标记状态值；否则，二选一电路将保持原有输出状态信号接入到盘存标记产生电路的输入端，使得盘存标记产生电路输出的盘存标记状态值与上次上电一致。

本发明的超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，能满足现有UHF频段射频识别协议的要求，并且电路结构简单，功耗超低。

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是本发明的超高频RFID标签芯片的盘存标记产生系统结构示意图；

图2是本发明的超高频RFID标签芯片的盘存标记产生系统结构一实施例的上电判断电路示意图；

图3是本发明的超高频RFID标签芯片的盘存标记产生系统结构一实施例的盘存标记产生电路示意图。

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

超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，如图1所示，包括上电判断电路、盘存标记（S-FLGA）产生电路、二选一电路、数字控制电路；

当标签芯片的整流器输出电压高于标签芯片的其他电路开始工作所需要的最低值，则判断为标签芯片上电；

如果本次标签芯片上电同前一次标签芯片上电的时间间隔小于设定时间，则本次标签芯片上电后所述上电判断电路的输出Vout为1状态信号，如果本次标签芯片上电同前一次标签芯片上电的时间间隔大于等于设定时间，则本次标签芯片上电后所述上电判断电路的输出Vout为0状态信号；

所述二选一电路，当所述上电判断电路输出0状态信号，则选择将随机状态信号输出到所述盘存标记产生电路，当所述上电判断电路输出1状态信号，则选择将所述数字控制电路输出的状态信号输出到所述盘存标记产生电路；

所述盘存标记产生电路，根据所述二选一电路输出的两种状信号1或0，相应输出两种盘存标记状态值A或B，如果所述二选一电路输出1状态信号，所述盘存标记产生电路输出盘存标记状态值A；如果所述二选一电路输出0状态信号，所述盘存标记产生电路输出盘存标记状态值B；

所述数字控制电路，用于在本次标签芯片上电时保持输出与前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值相对应的状态信号；如果前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值为A，则所述数字控制电路保持输出1状态信号；如果前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值为B，则所述数字控制电路保持输出0状态信号。

实施例一的超高频RFID标签芯片的盘存标记产生系统，当标签芯片进入读写器的读写范围内时，标签芯片通过整流器上电，此时上电判断电路首先工作，然后将判断结果去控制二选一电路,如果该标签芯片在标准所规定时间内没上过电，则二选一电路将随机状态信号接入到盘存标记产生电路的输入端，使得在盘存标记产生电路的输出端产生新的盘存标记状态值；否则，二选一电路将保持原有输出状态信号接入到盘存标记产生电路的输入端，使得盘存标记产生电路输出的盘存标记状态值与上次上电一致。

实施例二

基于实施例一，上电判断电路如图2所示，包括充电保持电路、断电指示电路、第一比较器；

当标签芯片的整流器输出电压上升时，所述断电指示电路输出电压V1跟随整流器输出电压上升；当标签芯片的整流器输出电压下降并且大于第三参考电压时，所述断电指示电路输出电压V1跟随整流器输出电压下降；当标签芯片的整流器输出电压下降并且小于等于第三参考电压时，所述断电指示电路输出电压V1为0V，第三参考电压大于0V；

所述充电保持电路，包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第一NMOS管NM1；

所述第一电阻R1接在所述断电指示电路的输出端同第一PMOS管PM1的漏极之间，

第一PMOS管PM1的源极、第二PMOS管PM2的源极、第一NMOS管NM1的漏极相连；

第二PMOS管PM2的漏、栅接充电保持电路输出端；

第一NMOS管NM1的栅极接所述断电指示电路的输出端，源极接地；

所述第一电容C1接在所述第一PMOS管PM1的漏极同地之间；

所述第二电容C2接在所述充电保持电路输出端同地之间；

所述第一比较器的正端接所述充电保持电路输出端，负端接第一参考电压Vref1；

所述第一比较器的输出作为所述上电判断电路的输出Vout。

实施例二中的上电判断电路，上电后的芯片的整流器输出电压在下降过程中，当整流器输出电压降低到第三参考电压时，此时断电指示电路的输出电压V1变为0V，第一PMOS管PM1打开，第一电容C1上的电荷对第二电容C2充电，如果标签芯片断电时间过长，则随着第一电容C1上的电荷泄放，第一PMOS管PM1漏极到第二PMOS管PM2的漏极的通路关断，此时电荷通过第二电容C2来保持，由于充电保持电路本身会存在很微小的漏电，当充电保持电路一直处在未上电状态时，充电保持电路输出的电压V2会缓慢的降低（放电时间受第二电容C2以及漏电电流控制），如果标签芯片再次上电时，充电保持电路输出的电压V2还高于第一参考电压Vref1，则标签芯片再次上电后上电判断电路的输出Vout为1状态信号；如果标签芯片再次上电时，充电保持电路输出的电压V2小于等于第一参考电压Vref1，则标签芯片再次上电时上电判断电路的输出Vout为0状态信号。

第二PMOS管PM2接成二极管形态，用于避免第二电容C2的电荷通过第一PMOS管PM1、第一NMOS管NM1泄放；

第一NMOS管NM1用于在所述断电指示电路输出电压V1为高电平时对第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2的源极电荷进行快速泄放。

实施例三

基于实施例一，盘存标记产生电路如图3所示，包括第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第三NMOS管NM3、第三电容C3和第二比较器；

所述第三PMOS管PM3、第三NMOS管NM3的栅极用于接所述二选一电路输出的状态信号；

所述第三PMOS管PM3的源极接标签芯片的整流器输出电压，漏极接第四PMOS管PM4的源极；

所述第四PMOS管PM4的漏、栅短接，并接第三NMOS管NM3的漏极；

所述第二比较器的正端接第三NMOS管NM3的漏极；

第三NMOS管NM3的源极接地；

第三电容C3接在所述第二比较器的正端同地之间；

所述第二比较器的负端接第二参考电压Vref2。

所述第二比较器的输出作为所述盘存标记产生电路的输出。

在标签芯片上电的情况下，所述二选一电路输出的状态信号为低电平时，第三PMOS管PM3导通，第三NMOS管NM3关闭，则对第三电容C3进行充电，此时第二比较器输出Out为“高”（设计中确保第三电容C3充电后两端电压V3大于第二参考电压Vref2）,否则输出为“低”；在标签芯片断电后，第三PMOS管PM3导通、第三NMOS管NM3都关闭，由于所述第四PMOS管PM4接成二极管形态，第三电容C3会保持此点电荷。

本发明的超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，能满足现有UHF频段射频识别协议的要求，并且电路结构简单，功耗超低。

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 (3)

1.一种超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，其特征在于，包括上电判断电路、盘存标记产生电路、二选一电路、数字控制电路；

当标签芯片的整流器输出电压高于标签芯片的其他电路开始工作所需要的最低值，则判断为标签芯片上电；

如果本次标签芯片上电同前一次标签芯片上电的时间间隔小于设定时间，则本次标签芯片上电后所述上电判断电路的输出为1状态信号，如果本次标签芯片上电同前一次标签芯片上电的时间间隔大于等于设定时间，则本次标签芯片上电后所述上电判断电路的输出为0状态信号；

所述二选一电路，当所述上电判断电路输出0状态信号，则选择将随机状态信号输出到所述盘存标记产生电路，当所述上电判断电路输出1状态信号，则选择将所述数字控制电路输出的状态信号输出到所述盘存标记产生电路；

所述盘存标记产生电路，根据所述二选一电路的输出的两种状态信号1或0，相应输出两种盘存标记状态值A或B，如果所述二选一电路输出1状态信号，所述盘存标记产生电路输出盘存标记状态值A，如果所述二选一电路输出0状态信号，所述盘存标记产生电路输出盘存标记状态值B；

所述数字控制电路，用于在本次标签芯片上电时保持输出与前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值相对应的状态信号；如果前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值为A，则所述数字控制电路保持输出1状态信号，如果前一次标签芯片上电时所述盘存标记产生电路最后输出的盘存标记状态值为B，则所述数字控制电路保持输出0状态信号。

2.根据权利要求1所述的超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，其特征在于，

所述上电判断电路，包括充电保持电路、断电指示电路、第一比较器；

当标签芯片的整流器输出电压上升时，所述断电指示电路输出电压跟随整流器输出电压上升；当标签芯片的整流器输出电压下降并且大于第三参考电压时，所述断电指示电路输出电压跟随整流器输出电压下降；当标签芯片的整流器输出电压下降并且小于等于第三参考电压时，所述断电指示电路输出电压为0V，第三参考电压大于0V；

所述充电保持电路，包括第一电阻、第一电容、第二电容、第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管；

所述第一电阻接在所述断电指示电路的输出端同第一PMOS管的漏极之间，

第一PMOS管的源极、第二PMOS管的源极、第一NMOS管的漏极相连；

第二PMOS管的漏极及栅极接充电保持电路输出端；

第一NMOS管的栅极接所述断电指示电路的输出端，源极接地；

所述第一电容接在所述第一PMOS管的漏极同地之间；

所述第二电容接在所述充电保持电路输出端同地之间；

所述第一比较器的正端接所述充电保持电路输出端，负端接第一参考电压；

所述第一比较器的输出作为所述上电判断电路的输出。

3.根据权利要求1所述的超高频RFID标签芯片的通话盘存标记产生系统，其特征在于，

所述盘存标记产生电路，包括第三PMOS管、第四PMOS管、第三NMOS管、第三电容、第二比较器；

所述第三PMOS管、第三NMOS管的栅极用于接所述二选一电路输出的状态信号；

所述第三PMOS管的源极接标签芯片的整流器输出电压，漏极接第四PMOS管的源极；

所述第四PMOS管的漏、栅短接，并接第三NMOS管的漏极；

所述第二比较器的正端接第三NMOS管的漏极；

第三NMOS管的源极接地；

第三电容接在所述第二比较器的正端同地之间；

所述第二比较器的负端接第二参考电压；

所述第二比较器的输出作为所述盘存标记产生电路的输出。