CN105182214A - 基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路及方法，涉及用于身份标识的有线电子标签的在位状态检测领域。该电路包括控制器主机和电子标签，控制器主机分别通过1-wire信号总线和接地线与电子标签的等效电阻R2连通；1-wire信号总线通过上拉电阻R1上拉至电源；控制器主机内设置有电压检测模块；1-wire信号总线与接地线之间设置有与R2并联的分压电阻R3。本发明能够在电子标签未返回应答信号时，准确判断、并区分电子标签的不在位状态，进而能够对电子标签进行有针对性的维修；与此同时，本发明的硬件改动较小，实现比较简单，适于大规模推广。

Description

基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路及方法

技术领域

本发明涉及用于身份标识的有线电子标签的在位状态检测领域，具体涉及一种基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路及方法。

背景技术

1-Wire总线是一个简单的信号传输电路，1-Wire总线能够通过1根共用的数据线，实现主控制器与1个以上的从器件之间的半双工双向通信。1-Wire器件通过1根数据线实现电源和数据通信的功能比较强大，能够减少系统之间的互联。

eID(接入式电子标签)的核心是具有存储功能的集成电路芯片，eID通过有线接触读写信息。目前，基于1-wire总线实现eID操作的电子标签识别技术，由于其具备功耗低、抗干扰能力强、安全性高、部署密度高等优点，已经广泛应用于IT、通信及物联网等相关产品中。

一套完整的接触式电子标签系统包括eID、控制器主机和数据传输处理系统，控制器主机和数据传输处理系统均通过电连接读取eID中的标签信息，以此实现对标签信息的识别。参见图1所示，现有的基于1-wire总线的电子标签的工作电路为：控制器主机分别通过1-wire信号总线、接地线与电子标签通信；1-wire信号总线通过上拉电阻R1(R1的典型取值为1KΩ)上拉至电源Vcc，以此支持1-wire协议的正常工作；电子标签内的等效电阻R2的阻值≥0.5MΩ。控制器主机通过1-wire信号总线能够对电子标签进行复位和读写操作。

现有的基于1-wire总线通信的电子标签在位状态的检测方法为：控制器主机向电子标签发送在位检测信号，若电子标签向控制器主机返回应答信号，则确定电子标签在位，否则确定电子标签不在位。

但是，现有的检测基于1-wire总线的电子标签在位状态的方法存在以下缺陷：

电子标签未返回应答信号时，会存在2种情况：1、电子标签在位、但失效，2、电子标签不在位。因此，现有的检测基于1-wire总线的电子标签在位状态的方法的检测准确性较差，无法准确判断电子标签未返回应答信号的具体情况(例如电子标签实际情况为在位、但失效，而控制器主机给出的检测结果为不在位)，进而难以对电子标签进行有针对性的维修，不便于人们使用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路及方法。本发明能够在电子标签未返回应答信号时，准确判断、并区分电子标签的不在位状态，进而能够对电子标签进行有针对性的维修，便于人们使用；与此同时，本发明的硬件改动较小，实现比较简单，适于大规模推广。

为达到以上目的，本发明提供的基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路，包括控制器主机和电子标签，电子标签内设置有等效电阻R2；等效电阻R2的一端通过1根1-wire信号总线与控制器主机的工作端相连，另一端通过1根接地线与控制器主机的接地端相连；1-wire信号总线通过1个上拉电阻R1上拉至电源，电源电压为Vcc；

所述控制器主机内设置有电压检测模块，电压检测模块的输入端与1-wire信号总线相连，电压检测模块的输入阻抗为5KΩ～1GΩ，其用于对1-wire信号总线电压Vbus进行采样；所述1-wire信号总线与接地线之间设置有分压电阻R3，分压电阻R3与等效电阻R2并联。

在上述技术方案的基础上，所述分压电阻R3的阻值为10kΩ～20kΩ。

在上述技术方案的基础上，所述分压电阻R3的阻值为10KΩ，上拉电阻R1的阻值为1KΩ，等效电阻R2的阻值≥0.5MΩ。

在上述技术方案的基础上，所述电压检测模块的输入阻抗为10MΩ。

在上述技术方案的基础上，所述电压检测模块对1-wire信号总线电压Vbus进行采样时，总线电压Vbus的计算公式如下：Vbus＝Vcc·Re/(R1+Re)；Re为R2和R3并联后的等效阻值，Re＝R2·R3/(R2+R3)。

本发明提供的用于上述电路的基于1-wire通信的电子标签在位状态的方法，包括以下步骤：

S1：控制器主机在规定时间t1内，通过1-wire信号总线向电子标签发送在位检测信号，控制器主机在t1之后立即释放1-wire信号总线，转到S2；

S2：电压检测模块在检测时间t2内采样得到1-wire信号总线电压Vbus；控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号，若是，确定电子标签在位、且未失效，结束，否则转到S3；

S3：判断总线电压Vbus是否小于电源电压Vcc，若是，则表明分压电阻R3与等效电阻R2导通，电子标签在位、但失效，结束；否则确定分压电阻R3与等效电阻R2未导通，电子标签不在位，结束。

在上述技术方案的基础上，S2具体包括以下步骤：电压检测模块在检测时间t2内采样得到总线电压Vbus；同时控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号；若是，结束；否则转到S3。

在上述技术方案的基础上，S2具体包括以下步骤：控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号，若是，结束；否则电压检测模块在检测时间t2内采样得到总线电压Vbus，转到S3。

在上述技术方案的基础上，S1中所述t1为480～640μs，S2中所述t2为60～300μs。

在上述技术方案的基础上，S1中所述t1为48～80μs，S2中t2为6～30μs。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明在1-wire信号总线与接地线之间，增加了与R2并联的分压电阻R3，在控制器主机上增加用于对1-wire信号总线电压Vbus进行采样的电压检测模块。本发明检测电子标签的在位状态时，若电子标签未返回应答信号，则对控制器主机释放1-wire信号总线后的总线电压Vbus进行判断，若Vbus小于Vcc，则表明电子标签在位、但失效；若Vbus等于Vcc，则表明电子标签不在位。

有鉴于此，与现有技术中无法准确判断电子标签未返回应答信号的具体情况相比，本发明能够在电子标签未返回应答信号时，准确判断、并区分电子标签的不在位状态，进而能够对电子标签进行有针对性的维修，便于人们使用。

(2)本发明保留了现有电子标签的两线制通信结构(即沿用了原有的1-wire信号总线和接地线)；因此，本发明的硬件改动较小，实现比较简单，适于大规模推广。

附图说明

图1为背景技术中电子标签的工作电路图；

图2为本发明实施例中基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路的电路图；

图3为本发明实施例中基于1-wire通信的电子标签在位状态的方法的流程图；

图4为本发明实施例中电子标签不在位时的工作电路图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图2所示，本发明实施例中的基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路，包括控制器主机和电子标签，电子标签内设置有等效电阻R2；等效电阻R2的一端通过1根1-wire信号总线与控制器主机的工作端相连，另一端通过1根接地线与控制器主机的接地端相连。1-wire信号总线通过1个上拉电阻R1上拉至电源，电源电压为Vcc。

控制器主机内设置有电压检测模块，电压检测模块的输入端与1-wire信号总线相连，电压检测模块的输入阻抗为5KΩ～1GΩ，本实施例中为10MΩ，其用于对1-wire信号总线电压Vbus进行采样；由于电压检测模块的输入阻抗非常大，因此电压检测模块对外部电路的影响可忽略不计。1-wire信号总线与接地线之间设置有分压电阻R3，分压电阻R3与等效电阻R2并联。

在实际应用中，分压电阻R3的阻值可以为10kΩ～20kΩ，本实施例中上拉电阻R1的阻值为1KΩ，等效电阻R2的阻值≥0.5MΩ，分压电阻R3的阻值为10KΩ。

本发明实施例中的电压检测模块对1-wire信号总线电压Vbus进行采样时，总线电压Vbus的计算原理如下：

R2和R3并联后的等效阻值Re＝R2·R3/(R2+R3)；

因为R2的阻值远大于R3，所以Re≈R3；

当电子标签在位时，R2和R3均导通，此时总线电压Vbus的计算公式为：Vbus＝Vcc·Re/(R1+Re)；

当Vcc＝3.3V、Re＝10KΩ、R1＝1KΩ时，Vbus＝3.0V。

参见图3所示，本发明实施例中的用于上述电路的基于1-wire通信的电子标签在位状态的方法，包括以下步骤：

S1：控制器主机在规定时间t1内，通过1-wire信号总线向电子标签发送在位检测信号，控制器主机在t1之后立即释放1-wire信号总线，转到S2。

t1和t2均分为低速模式和高速模式，低速模式时，t1为480～640μs，优选为500μs，t2为60～300μs，优选为60μs；高速模式时，t1为48～80μs，优选为60μs，t2为6～30μs，优选为6μs。

S2：电压检测模块在检测时间t2内采样得到1-wire信号总线电压Vbus；控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号(若电子标签芯片在位，会接管1-wire信号总线、并向控制器主机返回应答信号)；若是，确定电子标签在位、且未失效，结束，否则转到S3。

S2中包括采样电压和判断是否收到应答信号2个步骤，2个步骤可以同时进行，也可以先后进行。同时进行的流程为：电压检测模块在检测时间t2内采样得到总线电压Vbus，与此同时，控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号；若是，结束；否则转到S3。

先后进行的流程为：控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号，若是，结束；否则电压检测模块在检测时间t2内采样得到总线电压Vbus，转到S3。

S3：判断总线电压Vbus是否小于电源电压Vcc，若是，则表明分压电阻R3与等效电阻R2导通，此时总线电压Vbus的实际值约等于理论值(实际中会存在误差)，电子标签在位、但失效，因此无法对在位检测信号返回应答信号，结束；否则确定分压电阻R3与等效电阻R2未导通，没有电阻对电源电压Vcc进行分压，即Vbus＝Vcc，电子标签不在位(如图4所示)，结束。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路，包括控制器主机和电子标签，电子标签内设置有等效电阻R2；等效电阻R2的一端通过1根1-wire信号总线与控制器主机的工作端相连，另一端通过1根接地线与控制器主机的接地端相连；1-wire信号总线通过1个上拉电阻R1上拉至电源，电源电压为Vcc；

其特征在于：所述控制器主机内设置有电压检测模块，电压检测模块的输入端与1-wire信号总线相连，电压检测模块的输入阻抗为5KΩ～1GΩ，其用于对1-wire信号总线电压Vbus进行采样；所述1-wire信号总线与接地线之间设置有分压电阻R3，分压电阻R3与等效电阻R2并联。

2.如权利要求1所述的基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路，其特征在于：所述分压电阻R3的阻值为10kΩ～20kΩ。

3.如权利要求2所述的基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路，其特征在于：所述分压电阻R3的阻值为10KΩ，上拉电阻R1的阻值为1KΩ，等效电阻R2的阻值≥0.5MΩ。

4.如权利要求1所述的基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路，其特征在于：所述电压检测模块的输入阻抗为10MΩ。

5.如权利要求1至4任一项所述的基于1-wire通信的电子标签在位状态的检测电路，其特征在于：所述电压检测模块对1-wire信号总线电压Vbus进行采样时，总线电压Vbus的计算公式如下：Vbus＝Vcc·Re/(R1+Re)；Re为R2和R3并联后的等效阻值，Re＝R2·R3/(R2+R3)。

6.一种用于上述电路的基于1-wire通信的电子标签在位状态的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制器主机在规定时间t1内，通过1-wire信号总线向电子标签发送在位检测信号，控制器主机在t1之后立即释放1-wire信号总线，转到S2；

S2：电压检测模块在检测时间t2内采样得到1-wire信号总线电压Vbus；控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号，若是，确定电子标签在位、且未失效，结束，否则转到S3；

S3：判断总线电压Vbus是否小于电源电压Vcc，若是，则表明分压电阻R3与等效电阻R2导通，电子标签在位、但失效，结束；否则确定分压电阻R3与等效电阻R2未导通，电子标签不在位，结束。

7.如权利要求6所述的基于1-wire通信的电子标签在位状态的方法，其特征在于，S2具体包括以下步骤：电压检测模块在检测时间t2内采样得到总线电压Vbus；同时控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号；若是，结束；否则转到S3。

8.如权利要求6所述的基于1-wire通信的电子标签在位状态的方法，其特征在于，S2具体包括以下步骤：控制器主机在t2内判断是否收到电子标签的应答信号，若是，结束；否则电压检测模块在检测时间t2内采样得到总线电压Vbus，转到S3。

9.如权利要求6至8任一项所述的基于1-wire通信的电子标签在位状态的方法，其特征在于：S1中所述t1为480～640μs，S2中所述t2为60～300μs。

10.如权利要求6至8任一项所述的基于1-wire通信的电子标签在位状态的方法，其特征在于：S1中所述t1为48～80μs，S2中t2为6～30μs。