CN108763994A - 超高频电子标签的读写控制方法、装置及读写设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种超高频电子标签的读写控制方法、装置及读写设备，包括：根据预设加密算法对随机数进行加密运算，生成随机密码；接收上位机软件基于随机数计算得到的第三密码，以及加密模块基于随机数计算得到的第四密码；分别判断随机密码与第三密码、和与第四密码是否一致；如果随机密码与第三密码不一致，和/或随机密码与第四密码不一致，向上位机软件反馈认证失败的信号，控制读写设备进入待机状态。通过上述方式，本发明实施例能够避免电子标签里的数据被非授权软件或非授权设备改写，保证了数据的安全性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及射频识别技术领域，特别是涉及一种超高频电子 标签的读写控制方法、装置及读写设备。
背景技术
超高频射频识别(RFID)是一种利用微波信号无线通讯的技术，可 以通过微波信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定 目标之间建立机械或者光学接触。超高频射频识别技术具有读写速度 快、识别距离远、可读写更多电子标签等特点，已经在铁路安全、智能 停车场、生产线管理等众多领域得到越来越广泛的应用。
RFID读写系统由电子标签、读写设备和上位机软件(即RFID应用 软件)组成，目前国内外在RFID读写的安全性方面，普遍采用电子标 签和读写设备基于密码认证、读写设备和上位机软件基于数据加密传输 的方式，以保护标签数据的安全，但尚存有不足之处，如，标签密码易 泄露，而又对读写设备缺少认证机制，如果电子标签的标签密码泄露了， 那么攻击者可以采用同一类型的读写设备根据这个密码更改电子标签 的数据。
发明内容
本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种超高频电子标签的 读写控制方法、装置及读写设备，通过加密模块存储标签密码，以及对 读写设备进行合法性认证，能够避免电子标签里的数据被非授权软件或 非授权设备改写，提升了数据的安全性。
本发明实施例采用的一个技术方案是：第一方面，提供一种超高频 电子标签的读写控制方法，应用于电子标签读写设备的主控模块，其中， 所述主控模块分别与射频模块和加密模块连接，所述加密模块存储有电 子标签的标签密码，所述方法包括：
接收到上位机软件的连接命令后，向所述加密模块发送校验命令；
接收所述加密模块返回的随机数，并将所述随机数传送至所述上位 机软件；
根据预设加密算法对所述随机数进行加密运算，生成随机密码；
接收所述上位机软件基于所述随机数计算得到的第三密码，以及所 述加密模块基于所述随机数计算得到的第四密码；
分别判断所述随机密码与所述第三密码、和与所述第四密码是否一 致；
如果所述随机密码与所述第三密码不一致，和/或所述随机密码与 所述第四密码不一致，向所述上位机软件反馈认证失败的信号，控制所 述读写设备进入待机状态。
可选地，所述方法还包括：
如果所述随机密码与所述第三密码一致，且所述随机密码与所述第 四密码一致，从所述加密模块中获取所述加密模块的特征信息，并将所 述特征信息传送至所述上位机软件，以使所述上位机软件对所述特征信 息进行查验；
如果接收到所述上位机软件的查验失败信号，控制所述读写设备进 入待机状态。
在一实施例中，所述根据预设加密算法对所述随机数进行加密运 算，生成随机密码，具体包括：
分别根据第一预设加密算法和第二预设加密算法对所述随机数进 行加密运算，生成第一随机密码和第二随机密码；
所述分别判断所述随机密码与所述第三密码、和与所述第四密码是 否一致，具体包括：
判断所述第一随机密码与所述第三密码是否一致，以及判断所述第 二随机密码与所述第四密码是否一致。
可选地，所述方法还包括：
接收到所述上位机软件的写入命令后，向所述射频模块发出读命 令，其中，所述写入命令包括标签数量；
通过所述射频模块获取射频范围内所有的电子标签的标签识别号；
从所述加密模块中获取所述电子标签的标签密码；
锁定待写入数据的电子标签的TID存储区，控制所述射频模块向所 述电子标签写入数据；
所有的电子标签完成数据写入工作后，控制所述射频模块读取所述 多个电子标签的数据；
将读取的数据传送至所述上位机软件，以使所述上位机软件显示所 述数据。
可选地，在通过所述射频模块获取射频范围内所有的电子标签的标 签识别号之后，所述方法还包括：
如果获取的标签识别号的数量大于所述标签数量，向所述上位机软 件反馈标签数量异常的信号，放弃执行后续步骤。
在一实施例中，所述主控模块还与打印模块连接，所述方法还包括：
将所述读取的数据发送给所述打印模块，控制所述打印模块打印所 述数据。
第二方面，本发明实施例还提供一种超高频电子标签的读写控制装 置，应用于电子标签读写设备的主控模块，所述主控模块分别与射频模 块和加密模块连接，所述加密模块存储有电子标签的标签密码，所述装 置包括：
校验命令发送单元，用于接收到所述上位机软件的连接命令后，向 所述加密模块发送校验命令；
随机数获取单元，用于接收所述加密模块返回的随机数，并将所述 随机数传送至所述上位机软件；
随机数加密单元，用于根据预设加密算法对所述随机数进行加密运 算，生成随机密码；
密码接收单元，用于接收所述上位机软件基于所述随机数计算得到 的第三密码，以及所述加密模块基于所述随机数计算得到的第四密码；
密码判断单元，用于分别判断所述随机密码与所述第三密码、和与 所述第四密码是否一致；
第一待机单元，用于如果所述随机密码与所述第三密码不一致，和 /或所述随机密码与所述第四密码不一致，向所述上位机软件反馈认证 失败的信号，控制所述读写设备进入待机状态。
可选地，所述装置还包括：
特征信息获取单元，用于如果所述随机密码与所述第三密码一致， 且所述随机密码与所述第四密码一致，从所述加密模块中获取所述加密 模块的特征信息，并将所述特征信息传送至所述上位机软件，以使所述 上位机软件对所述特征信息进行查验；
第二待机单元，用于如果接收到所述上位机软件的查验失败信号， 控制所述读写设备进入待机状态。
在一实施例中，所述随机数加密单元，具体用于：
分别根据第一预设加密算法和第二预设加密算法对所述随机数进 行加密运算，生成第一随机密码和第二随机密码；
所述密码判断单元，具体用于：
判断所述第一随机密码与所述第三密码是否一致，以及判断所述第 二随机密码与所述第四密码是否一致。
可选地，所述装置还包括：
第一读命令发送单元，用于接收到所述上位机软件的写入命令后， 向所述射频模块发出读命令，其中，所述写入命令包括标签数量；
标签识别号获取单元，用于通过所述射频模块获取射频范围内所有 的电子标签的标签识别号；
标签密码获取单元，用于从所述加密模块中获取所述电子标签的标 签密码；
写命令控制单元，用于锁定待写入数据的电子标签的TID存储区， 控制所述射频模块向所述电子标签写入数据；
第二读命令发送单元，用于所有的电子标签完成数据写入工作后， 控制所述射频模块读取所述多个电子标签的数据；
数据传送单元，用于将读取的数据传送至所述上位机软件，以使所 述上位机软件显示所述数据。
可选地，所述装置还包括：
标签异常反馈单元，用于如果获取的标签识别号的数量大于所述标 签数量，向所述上位机软件反馈标签数量异常的信号，放弃执行后续步 骤。
在一实施例中，所述主控模块还与打印模块连接，所述装置还包括：
打印控制单元，用于将所述读取的数据发送给所述打印模块，控制 所述打印模块打印所述数据。
第三方面，本发明实施例还提供一种超高频电子标签读写设备，所 述读写设备包括主控模块，以及分别与所述主控模块连接的射频模块和 加密模块，所述加密模块存储有电子标签的标签密码，所述主控模块包 括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令程序，所述 指令程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执 行如上所述的方法。
可选地，所述读写设备还包括与所述主控模块连接的打印模块；
所述指令程序被所述至少一个处理器执行，还使所述至少一个处理 器能够执行如上所述的方法。
第四方面，本发明实施例还提供一种非易失性计算机可读存储介 质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机 可执行指令被读写设备的主控模块执行时，使所述主控模块执行如上所 述的方法。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施 例接收到上位机软件的连接命令后，通过对加密模块生成的随机数进行 加密运算，生成随机密码，分别判断随机密码是否与上位机软件计算得 到的第三密码和与加密模块计算得到的第四密码一致，如果随机密码与 第三密码不一致，和/或随机密码与第四密码不一致，说明上位机软件 为非授权软件或读写设备为非授权设备，向上位机软件反馈认证失败的 信号，控制读写设备进入待机状态，能够避免电子标签里的数据被非授 权软件或非授权设备改写，提升了数据的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图 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是本发明实施例涉及的实施环境的结构示意图；
图2是电子标签的逻辑存储结构示意图；
图3是本发明其中一实施例的读写设备的功能结构示意图一；
图4是图3所示的读写设备的立体结构示意图；
图5是图3所示的读写设备的面壳的结构示意图；
图6是图3所示的读写设备除去打印机主板和屏蔽板的内部结构示 意图；
图7是图3所示的读写设备的主控电路板的结构示意图；
图8是图3所示的读写设备的内部结构示意图；
图9是图3所示的读写设备的打印执行机构和检测模块的结构示意 图；
图10是图3所示的读写设备的电源开关的结构示意图；
图11是本发明第一实施例的超高频电子标签的读写控制方法的示意 图；
图12是本发明第二实施例的超高频电子标签的读写控制方法的示意 图；
图13是本发明第三实施例的超高频电子标签的读写控制方法中部分 步骤的示意图；
图14是本发明实施例的超高频电子标签的读写控制装置的结构示意 图；
图15是本发明其中一实施例的读写设备的功能结构示意图二。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行 更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件， 它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元 件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一 个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本 发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明 的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于 限制本发明。
本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目 的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所 涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1，图1为本发明实施例涉及的实施环境的结构示意图， 如图1所示，RFID系统包括：电子标签，通过无线方式与电子标签通信 的读写设备，以及在标签与读写设备之间传递射频信号的射频天线。读 写设备通过通信接口(如RS232或USB接口)与上位机相连。
电子标签是整个RFID系统数据的载体，存放着读写设备要读取的 数据，其逻辑存储结构如图2所示，从逻辑上来分，标签有4个不同的 存储区，分别为RESERVED存储区、EPC存储区、TID(Tag identification) 存储区和USER存储区。RESERVED存储区主要是用于存储Kill和Access 命令所需的密码，EPC存储区主要用来存储标签的EPC，TID存储区用来 存储标签的标签识别码(例如标签的序列号)，USER存储区的存储组织 结构由用户定义，存储用户的特有数据。
射频天线包括两类天线：一类是RFID标签上的天线，另一类是读 写设备的天线，既可以内置于读写设备中，也可以通过同轴电缆与读写 设备的射频输出端口相连。由于RFID标签上的天线已经和RFID标签集 成为一体，本实施例所述的天线均为读写设备的射频天线。
RFID系统基本工作流程为：1.首先读写设备在上位机软件的控制下 通过射频天线发送一定频率的射频信号；2.标签进入到射频天线的有效 区域时获得能量并激活，读写设备发送命令，标签通过自身内置的射频 天线将信号发送出去，读写设备接收射频载波信号并对信号进行解码； 3.读写设备将解码后的信号送往上位机软件进行相关处理，处理结束后 上位机软件发出控制命令对读写设备和标签进行控制。
其中，适用于超高频段(860-960MHz)RFID系统的协议有 ISO180006A/6B/6C，ISO18000-6C协议主要规定超高频段RFID系统的物 理层和标签识别层，物理层定义了读写设备和标签之间通信的物理介 质、通信速率、通信的编码及调制方式等，整个通信过程包括读写设备 至标签和标签至读写设备两个方向的通信，而读写设备和标签通信使用 的命令则在标签识别层实现。本实施例所述的读写设备主要遵循的协议 是ISO18000-6C(即EPCGen2协议)。
请参阅图3，图3为本发明其中一实施例的读写设备的功能结构示 意图，如图3所示，读写设备包括主控模块1，以及分别与主控模块1 连接的射频模块2、加密模块3、打印模块4、检测模块5和电源模块6， 打印模块4还分别与检测模块5和电源模块6连接。
主控模块1由MCU(如C8051F系列单片机)及其外围电路组成，主 要负责命令和数据的发送接收，并通过通信接口与上位机软件进行通 信，执行上位机软件发出的控制指令。例如，根据上位机软件的控制指 令，控制射频模块2进行电子标签的读取和写入；控制加密模块3进行 数据的加密工作；根据上位机软件的控制指令，将从电子标签读取的信 息传输给打印模块4，控制打印模块4打印上述信息；接收检测模块5 的数据，根据检测模块5反馈的信息监控打印模块4的状态。
射频模块2是读写设备的核心部分，包括射频芯片(如AS3992芯 片)、外围电路和射频天线21，其中，射频天线21与射频芯片为分体式 设计，通过电线与射频芯片的射频输出端口相连。由于标签相对于读写 设备的角度是变化的，需要射频天线21具有全向或半球覆盖的方向性， 可采用多根天线，如4根天线。
射频模块2主要负责激活电子标签，接收主控模块1发来的命令及 数据信息，在对信息编码调制之后，经由射频天线21将信息发送至标 签，再将标签返回的信息进行相应的编解码再传送给主控模块1进行处 理。
加密模块3为PSAM(Purchase Secure Access Module，终端安全 模块)卡或SAM卡，用于对读写设备进行合法性认证，具有加解密功能， 还存储有电子标签的标签密码。
打印模块4包括打印机主板41和打印执行机构42，打印执行机构 42又包括滚纸轴、热敏打印头、压纸轴和驱动电机。其中，打印机主板 41负责与主控模块1和检测模块5的数据交互，如，接收主控模块1的 控制命令，接收检测模块5的检测信号，以及负责控制打印执行机构42 执行打印任务，打印目标信息。具体地，滚纸轴支撑成卷状的热敏打印 纸，打印执行机构42通过热敏打印头将目标信息打印在热敏打印纸上， 压纸轴在驱动电机的驱动下带动打印纸以适当的速度移动，进行持续打 印。
检测模块5负责监控打印模块4的状态，并适时将数据反馈给主控 模块1。检测模块5包括压纸轴检测模块51和打印纸检测模块52，压 纸轴检测模块51用于检测压纸轴是否正常，打印纸检测模块52用于检 测读写设备内是否还有打印纸。
电源模块6负责给主控模块1和打印模块4提供直流电源。本实施 例中，电源模块6包括电源主体61和与电源主体61连接的电源开关62， 电源主体61用于将交流电整流为直流电，电源开关62用于控制电源的 通断。
以下详细介绍该读写设备的结构：
如图4所示，读写设备包括底板10、面壳20和打印纸盖板30，三 者共同围合形成读写设备的内部空间。
请一并参阅图5，面壳20的内侧设置有打印执行机构安装腔210， 电源主体安装腔211，主控电路板安装位212，打印机主板安装位213， 进纸按键突出位214和指示灯容纳腔215。打印执行机构安装腔210和 电源主体安装腔211并排设置在读写设备的上半部分，主控电路板安装 位212和打印机主板安装位213并排设置在读写设备的下半部分，进纸 按键突出位214和指示灯容纳腔215设置在读写设备的底侧，靠近主控 电路板安装位212处。面壳20的侧边设置有开关按键安装孔216和USB 接入孔217。
面壳20的外侧设置有标签摆放凹槽218和指示灯导光窗口219，标 签摆放凹槽218设于读写设备的下半部分，指示灯导光窗口219与指示 灯容纳腔215对应设置，便于在读写设备的外部观测到指示灯的变化。 打印纸盖板30与面壳20活动连接，与打印执行机构安装腔210配合设 置，作为打印纸的安装入口。示例性地，打印纸盖板30与面壳20铰接。
如图6和图7所示，除了射频天线21之外，主控模块1、射频模块 2和加密模块3集成在同一电路板，即主控电路板11上，主控电路板 11固定于主控电路板安装位212。在主控电路板11的射频模块2的上 方设有散热板12，散热板12通过导热硅脂覆盖在射频模块2上，辅助 散热。主控电路板11与射频天线21、打印机主板41和检测模块5通过 电线连接，射频天线21设置于打印机主板安装位213的最底侧，主控 电路板11上还设置有指示灯(图中未示出)和USB接口13，指示灯容 纳于指示灯容纳腔215内，USB接口13与USB接入孔217对应设置。
如图8所示，打印模块4包括打印机主板41和打印执行机构42。 打印机主板41通过螺丝固定在打印机主板安装位213上，在射频天线 21的上方还安装有屏蔽板22，即打印机主板41设置在屏蔽板22的上 方，以屏蔽打印机主板41对射频天线21的信号干扰。屏蔽板22可采 用覆铜板。
打印机主板41也为集成电路板，分别与主控电路板11和打印执行 机构42连接，以接收主控模块1的命令，驱动打印执行机构42进行打 印，同时监控打印执行机构42的运行状态，并将监控信息反馈给主控 模块1。
如图9所示，打印执行机构42包括热敏打印头421、压纸轴422、 滚纸轴(图中未示出)和驱动电机423。热敏打印头421和驱动电机423 分别与打印机主板41连接，热敏打印头421接收打印机主板41的命令， 加热不同的点，在热敏打印纸上打印出信息，压纸轴422将热敏打印纸 紧紧的压在热敏打印头421上，便于打印，同时经由驱动电机423的驱 动，带动热敏打印纸移动，便于连续打印。
打印执行机构42和检测模块5均设于打印执行机构安装腔210内。 其中，压纸轴检测模块51包括一个限位开关，限位开关设置在压纸轴 422的外侧，压纸轴422安装到位，限位开关被压下，对应的IC引脚接 地；当压纸轴安装不到位，则对应的IC引脚为高电平，此时指示灯导 光窗口219显示异常。打印纸检测模块52采用光电传感器，根据光线 是否被遮挡来判断是否有打印纸。
电源模块6通过电线与主控电路板11和打印机主板41相连，请一 并参阅图8和图10，电源模块6包括电源主体61和与电源主体61连接 的电源开关62，电源主体31安装在电源主体安装腔211内，通过螺丝 固定在面壳20上，电源开关62穿过开关按键安装孔216固定在面壳20 的侧面。电源开关62包括一个电源线插孔621和一个按键开关622。在 实际应用中，电源线插孔621可通过电源线连接220V交流电，按键开 关622控制电源的接通与关断。
基于上述描述的实施环境以及读写设备的结构，本发明实施例提供 一种超高频电子标签的读写控制方法，该方法应用于读写设备的主控模 块，主控模块分别与射频模块和加密模块连接，加密模块存储有电子标 签的标签密码。如图11所示，本发明第一实施例的超高频电子标签的 读写控制方法具体包括：
步骤101：接收到上位机软件的连接命令后，向加密模块发送校验 命令。
具体实施时，用户将读写设备与上位机连接，读写设备上电后，打 开上位机软件，点击串口连接，上位机软件向读写设备发送连接命令。
步骤102：接收加密模块返回的随机数，并将该随机数传送至上位 机软件。
加密模块接收到主控模块发出的查验命令后，产生一随机数返回给 主控模块，主控模块又将此随机数传送给上位机软件。
步骤103：根据预设加密算法对该随机数进行加密运算，生成随机 密码。
预设加密算法可为DES加密算法、MD5加密算法、SHA1加密算法等 加密算法。
步骤104：接收上位机软件基于该随机数计算得到的第三密码，以 及加密模块基于该随机数计算得到的第四密码。
步骤105：分别判断随机密码与第三密码、和与第四密码是否一致。
步骤106：如果随机密码与第三密码不一致，和/或随机密码与第四 密码不一致，向上位机软件反馈认证失败的信号，控制读写设备进入待 机状态。
当随机密码与第三密码不一致时，即主控模块根据预设加密算法对 该随机数加密得到的随机密码，与上位机软件基于该随机数计算得到的 第三密码不一致时，说明上位机软件为非授权软件或读写设备为非授权 设备；当随机密码与第四密码不一致时，即主控模块根据预设加密算法 对该随机数加密得到的随机密码，与加密模块基于该随机数计算得到的 第四密码不一致时，说明读写设备为非授权设备。
因此，在主控模块判断出随机密码与第三密码不一致，和/或随机 密码与第四密码不一致后，向上位机软件反馈认证失败的信号，控制读 写设备进入待机状态，用户无法通过上位机软件对读写设备进行控制， 读写设备也无法对电子标签进行读写，避免了电子标签里的数据被非授 权设备改写，提升了数据的安全性。
本实施例接收到上位机软件的连接命令后，通过对加密模块生成的 随机数进行加密运算，生成随机密码，分别判断随机密码是否与上位机 软件计算得到的第三密码和与加密模块计算得到的第四密码一致，如果 随机密码与第三密码不一致，和/或随机密码与第四密码不一致，说明 上位机软件为非授权软件或读写设备为非授权设备，向上位机软件反馈 认证失败的信号，控制读写设备进入待机状态，能够避免电子标签里的 数据被非授权软件或非授权设备改写，提升了数据的安全性。
请参阅图12，图12为本发明第二实施例提供的超高频电子标签的 读写控制方法的示意图，该方法具体包括：
步骤201：接收到上位机软件的连接命令后，向加密模块发送校验 命令。
步骤202：接收加密模块返回的随机数，并将该随机数传送至上位 机软件。
步骤203：分别根据第一预设加密算法和第二预设加密算法对该随 机数进行加密运算，生成第一随机密码和第二随机密码。
其中，第一预设加密算法和第二预设加密算法为不一样的加密算 法，示例性地，第一预设加密算法为3DES加密算法，第二预设加密算 法为MD5加密算法。
步骤204：接收上位机软件基于该随机数计算得到的第三密码，以 及加密模块基于该随机数计算得到的第四密码。
步骤205：判断第一随机密码与第三密码是否一致，以及判断第二 随机密码与第四密码是否一致。
步骤206：如果第一随机密码与第三密码不一致，和/或第二随机密 码与第四密码不一致，向上位机软件反馈认证失败的信号，控制读写设 备进入待机状态。
可以理解，当第一随机密码与第三密码不一致时，说明上位机软件 为非授权软件或读写设备为非授权设备；当第二随机密码与第四密码不 一致时，说明读写设备为非授权设备。因此，在主控模块判断出第一随 机密码与第三密码不一致，和/或第二随机密码与第四密码不一致后， 向上位机软件反馈认证失败的信号，控制读写设备进入待机状态。
步骤207：如果第一随机密码与第三密码一致，且第二随机密码与 第四密码一致，向上位机软件反馈初步认证成功的信号。
当第一随机密码与第三密码一致时，即主控模块根据第一预设加密 算法对该随机数加密得到的第一随机密码，与上位机软件基于该随机数 计算得到的第三密码一致时，说明上位机软件和主控模块采用同一加密 算法对该随机数进行加密；当第二随机密码与第四密码一致时，即主控 模块根据第二预设加密算法对该随机数加密得到的第二随机密码，与加 密模块基于该随机数计算得到的第四密码一致时，说明加密模块和主控 模块也采用同一加密算法对该随机数进行加密，对上位机软件和读写设 备的合法性初步认证成功。
因此，在主控模块判断出第一随机密码与第三密码一致，且第二随 机密码与第四密码一致后，可初步确定通信链路的安全性，向上位机软 件反馈初步认证成功的信号。而在对上位机软件和读写设备进行认证过 程中，通过采用不同的加密算法对该随机数进行加密，进一步提升了链 路的安全性。
步骤208：接收到上位机软件的查验命令后，从加密模块中获取加 密模块的特征信息，并将上述特征信息传送至上位机软件，以使上位机 软件对上述特征信息进行查验。
步骤209：如果接收到上位机软件的查验失败信号，控制读写设备 进入待机状态。
其中，加密模块为加密卡，如PSAM卡或SAM卡，具体地，加密模 块的特征信息可包括发卡时间，发卡机构以及卡的编号等信息。主控模 块将上述特征信息传送至上位机软件，待上位机软件对卡的特征信息进 行查验。
如果上位机软件查验成功，则确认读写设备为授权设备，上位机软 件、加密模块和读写设备三者之间认证成功，读写设备可在上位机软件 的控制下开始正常工作。如果上位机软件查验失败，上位机软件提示认 证失败，同时向主控模块发送查验失败信号，主控模块接收到上述信号 后，控制读写设备进入待机状态。
需要说明的是，在另一实施例中，在主控模块判断出第一随机密码 与第三密码一致，且第二随机密码与第四密码一致后，主控模块也可直 接从加密模块中获取加密模块的特征信息，并将上述特征信息传送至上 位机软件，减少了主控模块与上位机软件之间的信息交互。
本实施例分别根据第一预设加密算法和第二预设加密算法对该随 机数进行加密运算，生成第一随机密码和第二随机密码，如果第一随机 密码与上位机软件计算得到的第三密码一致，且第二随机密码与加密模 块计算得到的第四密码一致，从加密模块中获取加密模块的特征信息， 并将上述特征信息传送至上位机软件，以使上位机软件对特征信息进行 查验，如果接收到上位机软件的查验失败信号，控制读写设备进入待机 状态，使得电子标签内数据的写入只能在授权的读写设备和授权的软件 中进行，进一步提升了数据的安全性。
请参阅图13，除第一实施例或第二实施例中的步骤外，本发明第三 实施例提供的超高频电子标签的读写控制方法还包括：
步骤301：接收到上位机软件的写入命令后，向射频模块发出读命 令，其中，写入命令包括标签数量。
读写设备具有两种工作模式，分别为单标签模式和多标签模式，用 户可以通过上位机软件进行工作模式的选择。当选择单标签模式时，默 认标签数量为1，当选择多标签模式时，用户还需输入标签数量。
步骤302：通过射频模块获取射频范围内所有的电子标签的标签识 别号。
当多个电子标签同时位于读写设备的射频范围内时，读写设备可以 同时盘存多张标签，处于应答状态的标签响应于读写设备的命令并返回 自身的ID信息(PC、EPC、CRC16信息)，读写设备通过读取标签的TID 存储区数据，获取其标签识别号。
步骤303：如果获取的标签识别号的数量大于标签数量，向上位机 软件反馈标签数量异常的信号，放弃执行后续步骤。
具体地，单标签模式下，如果在读写设备的射频范围内检测到多于 一个的电子标签，则上位机软件提示电子标签数量大于1，读写设备不 继续工作。
多标签模式下，如果在读写设备的射频范围内检测到的电子标签数 量多于用户输入的标签数量，则上位机软件提示电子标签数量异常，读 写设备不继续工作；如果检测到的电子标签数量为1个，读写设备依然 正常工作，但上位机软件提示仅检测到一个标签。
步骤304：从加密模块中获取电子标签的标签密码。
其中，该标签密码为用户在第一次对电子标签写入数据后，写入的 标签密码，标签密码即为电子标签的访问指令。之后读写设备对标签进 行写操作前，都需要先判断该标签是否被Lock命令进行加密过，如果 加密过则还需进行密码验证之后才能进行写操作，防止未授权的用户对 标签进行写操作。
步骤305：锁定待写入数据的电子标签的TID存储区，控制射频模 块向该电子标签写入数据。
ISO18000-6C协议的Lock命令的主要功能是锁定标签的一些存储 区，如EPC存储区、USER存储区和TID存储区。因TID存储区里的数据 在整个写数据的过程中不会改变，而EPC区或USER区的数据在写入前 和写入后可能不一样，因此，在对电子标签写入数据的过程中，锁定该 第电子标签的TID存储区后，不会导致被锁定的标签丢失，或是无法判 断数据是否成功写入到指定标签的指定数据区域中，在多标签模式下， 能有效的避免标签的混淆，保证数据的准确写入。
多标签模式下，本实施例的读写设备采用时分多址的防碰撞算法向 多个标签写入数据，时分多址将时间分成一个一个时隙，读写设备利用 不同的时隙与不同的标签进行通信，一个时隙只能有一个标签与读写设 备通信。
用户通过在上位机软件中输入不同命令代码来控制读写设备在规 定范围内进行读写操作。示例性地，当标签数量为2时，向两张电子标 签写入数据的过程如下：1.主控模块锁定第一电子标签的TID存储区， 控制射频模块向第一电子标签写入数据(写入标签的EPC存储区和/或 USER存储区)；2.第一电子标签完成数据写入工作后，主控模块锁定第 二电子标签的TID存储区，控制射频模块向第二电子标签写入数据；3. 写入工作结束。
其中，在数据传输过程中，上位机软件和读写设备之间传输的数据 为加密数据，如，上位机软件采用3DES和添加MAC码的保护方式对数 据进行加密，读写设备的主控模块接收到加密数据后，控制加密模块对 加密数据进行解密，再将解密后的数据写入电子标签中。
步骤306：所有的电子标签完成数据写入工作后，控制射频模块读 取多个电子标签的数据。
步骤307：将读取的数据传送至上位机软件，以使上位机软件显示 上述数据。
上位机软件显示上述数据后，用户可核对写入电子标签的数据是否 正确。
可选地，主控模块还与打印模块连接，方法还包括：
步骤308：将读取的数据发送给打印模块，控制打印模块打印上述 数据。
其中，打印模块包括打印机主板和打印执行机构，主控模块将读取 的数据发送给打印机主板，控制打印机主板驱动打印执行机构打印上述 数据。
通过在读写设备内设置打印模块，在所有的电子标签完成数据写入 工作后，还能够将写入的数据打印出来，方便用户将打印出来的标签数 据固定在对应的电子标签上，以识别电子标签，避免混淆。
本实施例在对电子标签进行数据写入数据的过程中，通过锁定待写 入数据的电子标签的TID存储区，在多标签模式下，能有效的避免标签 的混淆，保证数据的准确写入；在所有的电子标签完成数据写入工作后， 还能将读取的数据发送给打印模块，控制打印模块打印上述数据，方便 用户将标签里的数据固定在对应的电子标签上，以识别电子标签，避免 混淆。
本发明实施例还提供一种超高频电子标签的读写控制装置，该装置 应用于读写设备的主控模块，主控模块分别与射频模块和加密模块连 接，加密模块存储有电子标签的标签密码。如图14所示，本发明其中 一实施例的超高频电子标签的读写控制装置70具体包括：
校验命令发送单元71，用于接收到上位机软件的连接命令后，向加 密模块发送校验命令；
随机数获取单元72，用于接收加密模块返回的随机数，并将随机数 传送至上位机软件；
随机数加密单元73，用于根据预设加密算法对随机数进行加密运 算，生成随机密码；
密码接收单元74，用于接收上位机软件基于随机数计算得到的第三 密码，以及加密模块基于随机数计算得到的第四密码；
密码判断单元75，用于分别判断随机密码与第三密码、和与第四密 码是否一致；
第一待机单元76，用于如果随机密码与所述第三密码不一致，和/ 或随机密码与所第四密码不一致，向上位机软件反馈认证失败的信号。
本实施例接收到上位机软件的连接命令后，通过随机数加密单元73 对加密模块生成的随机数进行加密运算，生成随机密码，密码判断单元 75分别判断随机密码是否与上位机软件计算得到的第三密码和与加密 模块计算得到的第四密码一致，如果随机密码与第三密码不一致，和/ 或随机密码与第四密码不一致，说明上位机软件为非授权软件或读写设 备为非授权设备，第一待机单元76向上位机软件反馈认证失败的信号， 控制读写设备进入待机状态，能够避免电子标签里的数据被非授权软件 或非授权设备改写，提升了数据的安全性。
可选地，装置70还包括：
特征信息获取单元77，用于如果随机密码与第三密码一致，且随机 密码与第四密码一致，从加密模块中获取加密模块的特征信息，并将特 征信息传送至所述上位机软件，以使上位机软件对所述特征信息进行查 验；
第二待机单元78，用于如果接收到上位机软件的查验失败信号，控 制读写设备进入待机状态。
在一实施例中，随机数加密单元73，具体用于：
分别根据第一预设加密算法和第二预设加密算法对随机数进行加 密运算，生成第一随机密码和第二随机密码。
密码判断单元75，具体用于：
判断第一随机密码与第三密码是否一致，以及判断第二随机密码与 第四密码是否一致。
本实施例通过随机数加密单元73分别根据第一预设加密算法和第 二预设加密算法对该随机数进行加密运算，生成第一随机密码和第二随 机密码，如果第一随机密码与上位机软件计算得到的第三密码一致，且 第二随机密码与加密模块计算得到的第四密码一致，特征信息获取单元 77从加密模块中获取加密模块的特征信息，并将上述特征信息传送至上 位机软件，以使上位机软件对上述特征信息进行查验，如果接收到上位 机软件的查验失败信号，第二待机单元78控制读写设备进入待机状态， 使得电子标签内数据的写入只能在授权的读写设备和授权的上位机软 件中进行，进一步提升了数据的安全性。
可选地，装置70还包括：
第一读命令发送单元81，用于接收到上位机软件的写入命令后，向 射频模块发出读命令，其中，写入命令包括标签数量；
标签识别号获取单元82，用于通过射频模块获取射频范围内所有的 电子标签的标签识别号；
标签密码获取单元83，用于从加密模块中获取电子标签的标签密 码；
写命令控制单元84，用于锁定待写入数据的电子标签的TID存储区， 控制射频模块向电子标签写入数据；
第二读命令发送单元85，用于所有的电子标签完成数据写入工作 后，控制射频模块读取多个电子标签的数据；
数据传送单元86，用于将读取的数据传送至上位机软件，以使上位 机软件显示数据。
可选地，装置70还包括：
标签异常反馈单元87，用于如果获取的标签识别号的数量大于标签 数量，向上位机软件反馈标签数量异常的信号。
可选地，主控模块还与打印模块连接，装置70还包括：
打印控制单元88，用于将读取的数据发送给打印模块，控制打印模 块打印数据。
本实施例在对电子标签进行数据写入数据的过程中，通过写命令控 制单元84锁定待写入数据的电子标签的TID存储区，在多标签模式下， 能有效的避免标签的混淆，保证数据的准确写入；在所有的电子标签完 成数据写入工作后，打印控制单元88还能将读取的数据发送给打印模 块，控制打印模块打印上述数据，方便用户将标签里的数据固定在对应的电子标签上，以识别电子标签，避免混淆。
需要说明的是，由于本发明实施例的装置实施例与方法实施例基于 相同的发明构思，方法实施例中的技术内容同样适用于装置实施例，因 此，装置实施例中与方法实施例相同的技术内容在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种超高频电子标签读写设备，如图15所示， 该读写设备100包括主控模块90、与主控模块90连接的加密模块91和 射频模块92，加密模块91存储有电子标签的标签密码，主控模块90存 储有可执行指令，该可执行指令可执行上述任意方法实施例中的超高频 电子标签的读写控制方法。
可选地，读写设备100还包括与主控模块90连接的打印模块93。
该主控模块90包括：一个或多个处理器901以及存储器902，图 15中以一个处理器901为例。
处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图15 中以通过总线连接为例。
存储器902作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非 易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施 例中的超高频电子标签的读写控制方法对应的程序指令/模块(例如， 图14所示的各个模块)。处理器901通过运行存储在存储器902中的非 易失性软件程序、指令以及模块，从而执行超高频电子标签的读写控制 装置的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的超高频电 子标签的读写控制方法以及上述装置实施例的各个模块的功能。
存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存 储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存 储器件。所述程序指令/模块存储在所述存储器902中，当被所述一个 或者多个处理器901执行时，执行上述任意方法实施例中的超高频电子 标签的读写控制方法，例如，执行以上描述的图11至图13所示的各个 步骤；也可实现图14所述的各个模块的功能。
本实施例的读写设备100包括主控模块90和与主控模块90连接的 加密模块91，主控模块90接收到上位机软件的连接命令后，通过对加 密模块91生成的随机数进行加密运算，生成随机密码，分别判断随机 密码是否与上位机软件计算得到的第三密码和与加密模块计算得到的 第四密码一致，如果随机密码与第三密码不一致，和/或随机密码与第 四密码不一致，说明上位机软件为非授权软件或读写设备为非授权设 备，向上位机软件反馈认证失败的信号，控制读写设备进入待机状态， 能够避免电子标签里的数据被非授权软件或非授权设备改写，提升了数 据的安全性。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机 存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个 处理器执行，例如图15中的一个处理器901，可使得上述一个或多个处 理器可执行上述任意方法实施例中的超高频电子标签的读写控制方法， 例如，执行以上描述的图11至图13所示的各个步骤；也可实现图14所述的各个模块的功能。
本发明实施例还提供了一种RFID系统，包括电子标签和如上所述 的超高频电子标签读写设备。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的 功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本 发明实施例所提供的方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件 说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件 可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分 布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模 块来实现本实施例方案的目的。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各 实施例可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬 件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献 的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在 计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用 以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等) 执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
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；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特 征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的 本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供； 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：其依然可以对前述各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申请各实施例技术方案的范围。
Claims (15)
1.一种超高频电子标签的读写控制方法，应用于电子标签读写设备的主控模块，其特征在于，所述主控模块分别与射频模块和加密模块连接，所述加密模块存储有电子标签的标签密码，所述方法包括：
接收到上位机软件的连接命令后，向所述加密模块发送校验命令；
接收所述加密模块返回的随机数，并将所述随机数传送至所述上位机软件；
根据预设加密算法对所述随机数进行加密运算，生成随机密码；
接收所述上位机软件基于所述随机数计算得到的第三密码，以及所述加密模块基于所述随机数计算得到的第四密码；
分别判断所述随机密码与所述第三密码、和与所述第四密码是否一致；
如果所述随机密码与所述第三密码不一致，和/或所述随机密码与所述第四密码不一致，向所述上位机软件反馈认证失败的信号，控制所述读写设备进入待机状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述随机密码与所述第三密码一致，且所述随机密码与所述第四密码一致，从所述加密模块中获取所述加密模块的特征信息，并将所述特征信息传送至所述上位机软件，以使所述上位机软件对所述特征信息进行查验；
如果接收到所述上位机软件的查验失败信号，控制所述读写设备进入待机状态。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述根据预设加密算法对所述随机数进行加密运算，生成随机密码，具体包括：
分别根据第一预设加密算法和第二预设加密算法对所述随机数进行加密运算，生成第一随机密码和第二随机密码；
所述分别判断所述随机密码与所述第三密码、和与所述第四密码是否一致，具体包括：
判断所述第一随机密码与所述第三密码是否一致，以及判断所述第二随机密码与所述第四密码是否一致。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收到所述上位机软件的写入命令后，向所述射频模块发出读命令，其中，所述写入命令包括标签数量；
通过所述射频模块获取射频范围内所有的电子标签的标签识别号；
从所述加密模块中获取所述电子标签的标签密码；
锁定待写入数据的电子标签的TID存储区，控制所述射频模块向所述电子标签写入数据；
所有的电子标签完成数据写入工作后，控制所述射频模块读取所述多个电子标签的数据；
将读取的数据传送至所述上位机软件，以使所述上位机软件显示所述数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
在通过所述射频模块获取射频范围内所有的电子标签的标签识别号之后，所述方法还包括：
如果获取的标签识别号的数量大于所述标签数量，向所述上位机软件反馈标签数量异常的信号，放弃执行后续步骤。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述主控模块还与打印模块连接，所述方法还包括：
将所述读取的数据发送给所述打印模块，控制所述打印模块打印所述数据。
7.一种超高频电子标签的读写控制装置，应用于电子标签读写设备的主控模块，所述主控模块分别与射频模块和加密模块连接，所述加密模块存储有电子标签的标签密码，其特征在于，所述装置包括：
校验命令发送单元，用于接收到所述上位机软件的连接命令后，向所述加密模块发送校验命令；
随机数获取单元，用于接收所述加密模块返回的随机数，并将所述随机数传送至所述上位机软件；
随机数加密单元，用于根据预设加密算法对所述随机数进行加密运算，生成随机密码；
密码接收单元，用于接收所述上位机软件基于所述随机数计算得到的第三密码，以及所述加密模块基于所述随机数计算得到的第四密码；
密码判断单元，用于分别判断所述随机密码与所述第三密码、和与所述第四密码是否一致；
第一待机单元，用于如果所述随机密码与所述第三密码不一致，和/或所述随机密码与所述第四密码不一致，向所述上位机软件反馈认证失败的信号，控制所述读写设备进入待机状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
特征信息获取单元，用于如果所述随机密码与所述第三密码一致，且所述随机密码与所述第四密码一致，从所述加密模块中获取所述加密模块的特征信息，并将所述特征信息传送至所述上位机软件，以使所述上位机软件对所述特征信息进行查验；
第二待机单元，用于如果接收到所述上位机软件的查验失败信号，控制所述读写设备进入待机状态。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，
所述随机数加密单元，具体用于：
分别根据第一预设加密算法和第二预设加密算法对所述随机数进行加密运算，生成第一随机密码和第二随机密码；
所述密码判断单元，具体用于：
判断所述第一随机密码与所述第三密码是否一致，以及判断所述第二随机密码与所述第四密码是否一致。
10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一读命令发送单元，用于接收到所述上位机软件的写入命令后，向所述射频模块发出读命令，其中，所述写入命令包括标签数量；
标签识别号获取单元，用于通过所述射频模块获取射频范围内所有的电子标签的标签识别号；
标签密码获取单元，用于从所述加密模块中获取所述电子标签的标签密码；
写命令控制单元，用于锁定待写入数据的电子标签的TID存储区，控制所述射频模块向所述电子标签写入数据；
第二读命令发送单元，用于所有的电子标签完成数据写入工作后，控制所述射频模块读取所述多个电子标签的数据；
数据传送单元，用于将读取的数据传送至所述上位机软件，以使所述上位机软件显示所述数据。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
标签异常反馈单元，用于如果获取的标签识别号的数量大于所述标签数量，向所述上位机软件反馈标签数量异常的信号，放弃执行后续步骤。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述主控模块还与打印模块连接，所述装置还包括：
打印控制单元，用于将所述读取的数据发送给所述打印模块，控制所述打印模块打印所述数据。
13.一种超高频电子标签读写设备，其特征在于，所述读写设备包括主控模块，以及分别与所述主控模块连接的射频模块和加密模块，所述加密模块存储有电子标签的标签密码，所述主控模块包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令程序，所述指令程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-5任一项所述的方法。
14.根据权利要求13所述的读写设备，其特征在于，所述读写设备还包括与所述主控模块连接的打印模块；
所述指令程序被所述至少一个处理器执行，还使所述至少一个处理器能够执行如权利要求6所述的方法。
15.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，当所述计算机可执行指令被读写设备的主控模块执行时，使所述主控模块执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
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