CN105654152B - 一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，包括：控制模块、发射模块、定向耦合模块、天线模块、接收模块、自适应多通信协议接口转换模块和电源模块；其中自适应多通信协议接口模块是由RS232/RS485/USB/RJ45/WiFi/TTL等通信协议接口以及一组数字开关组成，控制模块自适应判断连接上的通信接口协议，并控制数字开关自动切换到相应通信协议接口。通过本发明的一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器能够自适应目前通用的多种通信协议，方便模块化应用到各种不同的环境中，系统组建灵活。

Description

一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器

技术领域

本发明涉及射频技术领域，特别是涉及一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种无线通信技术，是利用射频信号空间耦合来实现识别目标并获取目标数据的一种非接触式自动识别技术。RFID技术最重要的优点是非接触识别，并且具有能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，还能够同时识别多个标签，标签本身具有体积小型化、形状多样化、抗污染能力强、可重复使用、数据的记忆容量大和可以加密等优点。随着RFID技术的发展，其应用领域日趋广泛，如食品安全溯源、图书借还系统、门禁系统、仓储管理、停车场管理系统、交通监控管理等等众多领域。曾有专家指出，RFID技术有可能成为继移动通讯技术和互联网技术之后的又一项影响全球经济与生活的新技术。

RFID电子标签根据获取能量来源方式的不同分为：有源、无源、半有源半无源等三种电子标签。有源电子标签又称主动标签，标签的工作电源完全由内部电池供给，同时电子标签与阅读器通讯所需的射频能量也是由电池提供；标签读/写距离较远，外型尺寸较大、较厚、较重，成本高，应用领域受限，且电池不能长久使用，能量耗尽后需更换电池。半有源电子标签又称半主动式标签，电池仅对标签内维持数据的电路供电；标签未进人工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签；当标签进入阅读器的读出区域时，受到阅读器发出的射频信号激励，进人工作状态；标签的优缺点与有源标签基本一样。无源电子标签又称被动式标签，没有内装电池，标签从阅读器发出的射频能量中转化一部分能量为其工作所需的电源；标签具有外型小巧，轻，薄，安装方便，成本很低并具有很长的使用寿命，适用各种使用场合，可做到免维护。另外超高频RFID(国际标准ISO18000-6C规定了860-960MHz的工作频段)相对于高频13.56MHz及其低频125KHz其工作波长较短，天线尺寸小巧灵活，应用灵活，因此超高频的无源标签和读写器成为近年来物联网领域发展的重点方向。

由于超高频RFID技术具有以上独特的优点，使其应用领域越来越广，应用环境也随之越来越复杂，有些可能需要RS232/RS485接口；有些可能远程使用网络控制这就需要RJ45(例如在物流运输领域中，运输检查站或中转站设置读写器，就可以实现资产的实时化管理；与此同时，货主可以根据权限，通过网络了解货物的具体位置)；有些因环境限制无法重新布线或者是布线复杂成本高这就需要使用到WiFi无线连接控制；有些用户是直接跟电脑相连这就需要USB接口。因此研发出一款能够适应各种不同应用环境的高性能超高频读写器对整个UHF RFID系统极其重要。目前市场上采用分离元器件方案搭建出超高频射频识别读写器1，如图1所示，包括控制模块11、发射模块12、耦合模块13、天线模块14、接收模块15、接口模块16以及电源模块17；其中，接口模块16是固定地只能解决某一种通信协议接口，因此，采用此种方案的读写器无法自适应各种不同的应用环境和领域。如何研发出一款能自适应各种不同的应用环境和领域的超高频射频识别读写器已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，用于解决现有技术中超高频射频识别读写器的接口类型单一，不适用于各种不同的应用环境和领域的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器至少包括：

控制模块、发射模块、定向耦合模块、天线模块、接收模块、自适应多通信协议接口转换模块以及电源模块；

所述控制模块用于对收发的信号进行处理，并产生所述自适应多通信协议接口转换模块的控制信号；

所述发射模块与所述控制模块连接，用于产生并发送写入标签的射频调制信号；

所述定向耦合模块与所述发射模块、所述天线模块及所述接收模块连接，用于将写入标签的射频调制信号传导至所述天线模块，或将标签返回的信号耦合至所述接收模块；

所述天线模块与所述定向耦合模块连接，用于将写入标签的射频调制信号以自由空间中的电磁波的形式传导至标签并接收从标签返回的信号；

所述接收模块连接于所述定向耦合模块与所述控制模块之间，接收所述定向耦合模块的输出信号，混频至中频，放大处理后传输到所述控制模块；

所述自适应多通信协议接口转换模块与所述控制模块连接，受所述控制信号的控制切换通信协议接口，并将所述控制模块中的数据输出所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器或将数据写入所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，实现所述控制模块与外界的数据传输；

所述电源模块用于向所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器供电。

优选地，所述自适应多通信协议接口转换模块包括第一数字开关、第二数字开关以及多种通信协议接口；所述第一数字开关的输出端连接所述控制模块、多个输入端分别连接各通信协议接口，受所述控制信号的控制切换通信协议接口，将数据从连通的通信协议接口传输到所述控制模块；所述第二数字开关的输入端连接所述控制模块，多个输出端分别连接各通信协议接口，受所述控制信号的控制切换通信协议接口，将所述控制模块中的数据从连通的通信协议接口输出。

更优选地，所述通信协议接口包括RS232通信协议接口、RS485通信协议接口、USB通信协议接口、RJ45通信协议接口、WiFi通信协议接口及TTL接口。

更优选地，所述控制模块通过开机轮询的方式自动判断所述自适应多通信协议接口转换模块连接的通信协议接口，根据判断结果输出所述控制信号以切换到相应的通信协议接口。

优选地，所述发射模块包括：与所述控制模块连接的压控振荡器及与所述压控振荡器连接的功率放大器。

优选地，所述接收模块包括：与所述定向耦合模块连接的混频器、与所述混频器连接的中频滤波器、以及与所述中频滤波器连接的中频放大器。

如上所述，本发明的自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，具有以下有益效果：

本发明的一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器增加了自适应多通信协议接口转换模块，控制模块自适应判断连接上的通信接口协议，并控制数字开关自动切换到相应通信协议接口，包括RS232、RS485、USB、RJ45、WiFi、TTL等多种通信协议转接口，能自适应各种不同的应用环境和领域，普适性、实用性更高，系统组建灵活。

附图说明

图1显示为现有技术中的超高频射频识别读写器的示意图。

图2显示为本发明的自适应多通信协议的超高频射频识别读写器的示意图。

图3显示为本发明的自适应多通信协议的超高频射频识别读写器的自适应多通信协议接口转换模块的工作原理示意图。

元件标号说明

1 超高频射频识别读写器

11 控制模块

12 发射模块

13 耦合模块

14 天线模块

15 接收模块

16 接口模块

17 电源模块

2 自适应多通信协议的超高频射频识别读写器

21 控制模块

22 发射模块

221 压控振荡器

222 功率放大器

23 定向耦合模块

24 天线模块

25 接收模块

251 混频器

252 中频滤波器

253 中频放大器

26 自适应多通信协议接口转换模块

261 第一数字开关

262 第二数字开关

263 RS232通信协议接口

264 RS485通信协议接口

265 USB通信协议接口

266 RJ45通信协议接口

267 WiFi通信协议接口

268 TTL接口

27 电源模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2～图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图2～图3所示，本发明提供一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器2，所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器2至少包括：

控制模块21、发射模块22、定向耦合模块23、天线模块24、接收模块25、自适应多通信协议接口转换模块26以及电源模块27。

如图2所示，所述控制模块21用于对收发的信号进行处理，并产生所述自适应多通信协议接口转换模块26的控制信号。

具体地，如图3所示，所述控制模块21与所述发射模块22、所述接收模块27及所述自适应多通信协议接口转换模块26连接，用于向所述发射模块22输出写入标签的ASK调制控制信号；从所述接收模块27接收标签返回的数字信号并存储与识别；向所述自适应多通信协议接口转换模块26输出控制信号，以控制所述自适应多通信协议接口转换模块26进行接口的切换。在本实施例中，所述控制模块21通过开机轮询的方式自动判断所述自适应多通信协议接口转换模块26连接的通信协议接口，根据判断结果输出所述控制信号以切换到相应的通信协议接口。

如图2所示，所述发射模块22与所述控制模块21连接，用于产生并发送写入标签的射频调制信号。

具体地，如图3所示，所述发射模块22包括：压控振荡器221及功率放大器222。所述压控振荡器221与所述控制模块21连接，将所述控制模块21输出的数字控制信号转化为射频信号并输出至所述功率放大器222进行功率放大。

如图2所示，所述定向耦合模块23与所述发射模块22、所述天线模块24及所述接收模块25连接，用于将写入标签的射频调制信号传导至所述天线模块24，或将标签返回的信号耦合至所述接收模块25。

具体地，如图3所示，所述定向耦合模块23为四端口器件，对所述超高频射频识别读写器发送的载波信号与接收链路起到一定的隔离作用。

如图2所示，所述天线模块24与所述定向耦合模块23连接，用于将写入标签的射频调制信号通过电磁波的形式传导至标签并接收从标签返回的信号。

具体地，如图3所示，所述天线模块24将传输线上传播的导行波与自由空间的电磁波信号相互转化，以实现无线通信。

如图2所示，所述接收模块25连接于所述定向耦合模块23与所述控制模块21之间，接收所述定向耦合模块23的输出信号，并传输到所述控制模块21。

具体地，如图3所示，所述接收模块25包括：混频器251、中频滤波器252以及中频放大器253。所述混频器251与所述定向耦合模块23及所述压控振荡器221连接，将所述定向耦合模块23输出的射频信号转化为中频信号。所述中频滤波器252与所述混频器251连接，用于滤波。所述中频放大器253与所述中频滤波器252连接，用于放大混频下来的中频信号。

如图2所示，所述自适应多通信协议接口转换模块26与所述控制模块21连接，受所述控制信号的控制切换通信协议接口，并将所述控制模块21中的数据输出所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器2或将数据写入所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器2，实现所述控制模块21与外界的数据传输。

具体地，如图3所示，所述自适应多通信协议接口转换模块26包括第一数字开关261、第二数字开关262以及多种通信协议接口。所述第一数字开关261具有多个输入端和一个输出端，其输出端连接所述控制模块21、多个输入端分别连接各通信协议接口，其控制端连接所述控制信号，受所述控制信号的控制切换通信协议接口，将数据从连通的通信协议接口传输到所述控制模块；所述第二数字开关262具有多一个输入端和多个输出端，其输入端连接所述控制模块，多个输出端分别连接各通信协议接口，其控制端受所述控制信号的控制切换通信协议接口，将所述控制模块中的数据从连通的通信协议接传输出。所述通信协议接口包括但不限于RS232通信协议接口、RS485通信协议接口、USB通信协议接口、RJ45通信协议接口、WiFi通信协议接口及TTL接口，可根据实际需要做一定的扩充和组合。在本实施例中，采用RS232通信协议接口263、RS485通信协议接口264、USB通信协议接口265、RJ45通信协议接口266、WiFi通信协议接口267及TTL接口268，其中，RS232通信协议接口是个人计算机上的通讯接口之一，为异步传输标准接口；RS485通信协议接口是一种可联网的传输接口；USB(Universal Serial Bus)通信协议接口，为用于PC领域的通用串行总线接口；RJ45是公用电信网络接口；WiFi(Wireless Fidelity)通信协议接口为基于IEEE802.11b标准的无线局域网接口；TTL(Transister Transister Logic)接口为晶体管-晶体管逻辑电路接口，是并行传输接口。以上6种通信协议接口基本涵盖了各种应用环境和领域，适用范围非常大。

如图2～图3所示，所述超高频射频识别读写器还包括电源模块27，所述电源模块27用于向所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器2供电，在本实施例中，所述电源模块27为低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)。

如上所述，本发明的自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，具有以下有益效果：

本发明的自适应多通信协议的超高频射频识别读写器增加了自适应多通信协议接口转换模块，控制模块自适应判断连接上的通信接口协议，并控制数字开关自动切换到相应通信协议接口，包括RS232、RS485、USB、RJ45、WiFi、TTL等多种通信协议接口，能自适应各种不同的应用环境和领域，普适性、实用性更高，系统组建灵活。

综上所述，本发明提供一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，包括：控制模块；发送写入标签的信号的发射模块；定向耦合模块；天线模块；接收标签返回的信号的接收模块；受所述控制模块的控制切换通信协议接口的自适应多通信协议接口转换模块；电源模块。本发明的一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器增加了自适应多通信协议接口转换模块，控制模块自适应判断连接上的通信接口协议，并控制数字开关自动切换到相应通信协议接口，包括RS232、RS485、USB、RJ45、WiFi、TTL等多种通信协议接口，能自适应各种不同的应用环境和领域，普适性、实用性更高，系统组建灵活。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，其特征在于，所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器至少包括：

控制模块、发射模块、定向耦合模块、天线模块、接收模块、自适应多通信协议接口转换模块以及电源模块；

所述控制模块用于对收发的信号进行处理，并产生所述自适应多通信协议接口转换模块的控制信号；

所述发射模块与所述控制模块连接，用于产生并发送写入标签的射频调制信号；

所述定向耦合模块与所述发射模块、所述天线模块及所述接收模块连接，用于将写入标签的射频调制信号传导至所述天线模块，或将标签返回的信号耦合至所述接收模块；

所述天线模块与所述定向耦合模块连接，用于将写入标签的射频调制信号以自由空间中的电磁波的形式传导至标签并接收从标签返回的信号；

所述接收模块连接于所述定向耦合模块与所述控制模块之间，接收所述定向耦合模块的输出信号，混频至中频，放大处理后传输到所述控制模块；

所述自适应多通信协议接口转换模块与所述控制模块连接，受所述控制信号的控制切换通信协议接口，并将所述控制模块中的数据输出所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器或将数据写入所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，实现所述控制模块与外界的数据传输；其中，所述自适应多通信协议接口转换模块包括第一数字开关、第二数字开关以及多种通信协议接口，所述第一数字开关的输出端连接所述控制模块、多个输入端分别连接各通信协议接口；所述第二数字开关的输入端连接所述控制模块，多个输出端分别连接各通信协议接口；所述通信协议接口包括RS232通信协议接口、RS485通信协议接口、USB通信协议接口、RJ45通信协议接口、WiFi通信协议接口或TTL接口中的一种或多种组合；

所述电源模块用于向所述自适应多通信协议的超高频射频识别读写器供电。

2.根据权利要求1所述的自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，其特征在于：所述控制模块通过开机轮询的方式自动判断所述自适应多通信协议接口转换模块连接的通信协议接口，根据判断结果输出所述控制信号以切换到相应的通信协议接口。

3.根据权利要求1所述的自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，其特征在于：所述发射模块包括：与所述控制模块连接的压控振荡器及与所述压控振荡器连接的功率放大器。

4.根据权利要求1所述的自适应多通信协议的超高频射频识别读写器，其特征在于：所述接收模块包括：与所述定向耦合模块连接的混频器、与所述混频器连接的中频滤波器、以及与所述中频滤波器连接的中频放大器。