CN110490288A - 一种低功耗多协议兼容的电子标签系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，涉及无线通信领域。包括电子标签、AP(无线接入点)，所述电子标签包括射频通信模块、MCU(嵌入式微控制器)、屏幕显示模块，所述MCU与所述射频通信模块合封成一个芯片，所述射频通信模块配置为与所述AP通信，所述射频通信模块配置为采用定时睡眠和唤醒的方式进行搜索通信协议帧的包头信息。本发明具有低功耗、高兼容性的特点，能够兼容现有市场上的蓝牙协议电子标签，系统成本低，可靠性高，能够有效提高使用场所的标签智能化水平，提高工作效率，可广泛适用于生鲜标价、超市标价等场所。

Description

一种低功耗多协议兼容的电子标签系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种低功耗多协议兼容的电子标签系统。

背景技术

商品价格标签、物价标签是提供给顾客商品信息的一种最直接的方式，内容完整主要包括条码、名称、价格、规格、产地、等级等信息，其中最重要的信息为价格信息，其他信息通常印制在商品包装上，这样可以方便消费者直观了解商品价格，从而选择到合适的商品。如果商品未明确价格，给消费者选择商品带来不便，同时有可能失去一些随机性的交易机会。因此在商品销售场所，商品价格标签对于商品的销售起着重要的作用。

目前，超市、生鲜店等场所还在使用纸质标价，一方面纸质标价无法重复使用，导致使用成本高，且对环境不友好；另一方面对于大的超市进行价格修改，需要很大的人力，造成管理混乱；于是部分超市、生鲜店等场所逐步采用了电子标签，但现有电子标签系统一般是段码电子标签系统或者点阵电子标签系统，这些电子标签系统均为有源RFID通信技术，使用纽扣电池进行供电，有源RFID通信技术的优势是支持多种无线频段通信、通信距离远、无线通信速率快等，但是，其也存在无线通信功耗大、兼容少等缺陷。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，具有低功耗、高兼容性的特点，能够兼容现有市场上的蓝牙协议电子标签，系统成本低，可靠性高，能够有效提高使用场所的标签智能化水平，提高工作效率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是怎样提供一种低功耗、高兼容性的电子标签系统，提高电子标签的工作时间，兼容市场现有的蓝牙协议。

为实现上述目的，本发明提供了一种低功耗多协议兼容的电子标签系统包括电子标签、AP(无线接入点)，所述电子标签包括射频通信模块、MCU(嵌入式微控制器)、屏幕显示模块，所述MCU与所述射频通信模块合封成一个芯片，所述射频通信模块配置为与所述AP通信，所述射频通信模块配置为采用定时睡眠和唤醒的方式进行搜索通信协议帧的包头信息。

进一步地，所述射频通信模块在唤醒接收阶段时，所述通信协议帧采用唤醒帧结构；所述射频通信模块在正常接收阶段时，所述通信协议帧采用正常数据帧结构；所述唤醒帧结构被配置为唤醒所述电子标签，所述正常数据帧结构被配置为所述电子标签的数据更新，所述唤醒帧结构的通信时间小于所述正常数据帧结构的通信时间。

进一步地，所述射频通信模块唤醒阶段的唤醒时间被配置为大于等于两倍的所述唤醒帧结构的通信时间。

进一步地，所述射频通信模块还包括时钟定时模块，所述时钟定时模块被配置为校正所述射频通信模块的睡眠时间和唤醒时间；所述时钟定时模块的精度不大于50ppm。

进一步地，所述射频通信模块被配置为当所述射频通信模块在所述唤醒接收阶段时接收到所述唤醒帧结构和ID(身份证标识号)信息与所述电子标签的ID一致时，所述射频通信模块唤醒所述MCU，之后所述MCU配置所述射频通信模块进入所述正常接收阶段时。

进一步地，所述射频通信模块在所述正常接收阶段时，所述射频通信模块的通信协议被配置为兼容自定义帧结构协议和标准蓝牙协议。

进一步地，所述射频通信模块在所述正常接收阶段时，所述射频通信模块被配置为依据不同的前导码自动识别采用自定义协议或蓝牙协议进行通信。

进一步地，所述MCU基于ARM M0核，所述屏幕显示模块采用只有黑白色的水墨屏，所述射频通信模块工作在2.4G频段。

进一步地，所述电子标签的ID采用16位来表示，所述MCU的平均每小时电流消耗小于等于100μA。

进一步地，所述电子标签系统的基本工作流程包括如下步骤：

S1：通过上位机配置待唤醒电子标签的基本信息，所述基本信息包括所述待唤醒电子标签睡眠和唤醒时间间隔、是否唤醒MCU、所述待唤醒电子标签ID，配置所述电子标签在唤醒状态时，可以接收到外部控制的所述AP的持续发包；

S2：当所述电子标签在唤醒状态下接收到有效包并且接收的所述待唤醒电子标签ID与所述电子标签的ID匹配，则可以选择性唤醒所述MCU进行工作；

S3：唤醒所述MCU后，所述MCU控制所述射频通信模块发送一个信号告诉外部控制的所述AP可以发送更新数据包来更新数据；

S4：接收所述正常数据帧结构的数据后MCU解析对应的数据信息从而控制所述屏幕显示模块显示更新后的数据。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：

1)、本发明所提出的低功耗多协议兼容的电子标签系统，能够自动识别兼容市场上蓝牙标签，增加了系统的兼容性和智能性；

2)、本发明所提出的低功耗多协议兼容的电子标签系统，采用高精度定时唤醒方式，减少功耗，提高待机时间，采用合封模式减少了硬件面积进一步减少功耗；

3)、本发明所提出的低功耗多协议兼容的电子标签系统，可以批量修改标签价格，减少人工参与，增加了管理的便捷性。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例的系统框图；

图2是本发明一个较佳实施例的唤醒帧结构；

图3是本发明一个较佳实施例的正常数据帧结构。

其中，1-电子标签，2-合封芯片，2.1-射频通信模块，2.2-MCU，3-屏幕显示模块。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本发明提供了一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，如图1所示，包括电子标签1、AP，电子标签1包括射频通信模块2.1、MCU2.2、屏幕显示模块3，MCU2.2与射频通信模块2.1合封成一个合封芯片2，减少了面积和成本，射频通信模块2.1配置为与AP通信。

MCU2.2基于ARM M0核，MCU2.2的平均每小时电流消耗小于等于40μA，屏幕显示模块3采用只有黑白色的水墨屏，射频通信模块2.1工作在2.4G频段。

射频通信模块2.1配置为采用定时睡眠和唤醒的方式进行搜索通信协议帧的包头信息，射频通信模块2.1在唤醒接收阶段时，通信协议帧采用唤醒帧结构，如图2所示；射频通信模块2.1在正常接收阶段时，通信协议帧采用正常数据帧结构，如图3所示；唤醒帧结构被配置为唤醒电子标签1，正常数据帧结构被配置为电子标签1的数据更新，唤醒帧结构的通信时间小于0.1倍的正常数据帧结构的通信时间。

射频通信模块2.1唤醒阶段的唤醒时间被配置为大于等于两倍的唤醒帧结构的通信时间。

射频通信模块2.1还包括时钟定时模块，时钟定时模块被配置为校正射频通信模块2.1的睡眠时间和唤醒时间；时钟定时模块的精度不大于50ppm。

每个电子标签1都由一个表示自己的ID，电子标签的ID采用16bit来表示，这样可以增加2^16个标签更新数据，增加控制范围。

射频通信模块2.1被配置为当射频通信模块2.1在唤醒接收阶段时接收到唤醒帧结构及其携带的ID(身份证标识号)信息与电子标签1的ID一致时，射频通信模块2.1唤醒MCU2.2，之后MCU2.2配置射频通信模块2.1进入正常接收阶段时。

射频通信模块2.1在正常接收阶段时，射频通信模块2.1的通信协议被配置为兼容自定义帧结构协议和标准蓝牙协议，射频通信模块2.1在正常接收阶段时，射频通信模块2.1被配置为可以依据不同的前导码自动识别采用自定义协议或蓝牙协议进行通信。

采用定时唤醒和睡眠控制模式降低功耗有两种方式，一种方式是采用高精度时钟精准同步，压缩唤醒时间从而降低功耗，另一种方式是增加唤醒时间，配置唤醒时间大于两倍的唤醒帧结构的通信时间，从而保证能收到一帧进行唤醒。

电子标签系统的基本工作流程包括如下步骤：

S1：通过上位机配置待唤醒电子标签的基本信息，基本信息包括待唤醒电子标签睡眠和唤醒时间间隔、是否唤醒MCU、待唤醒电子标签ID以及其他需配置的参数，本实施例配置为在监听状态下睡眠时间为10秒，唤醒时间为50毫秒，唤醒时间和睡眠时间循环进行，如图2所示的监听状态的唤醒帧结构很短，配置电子标签1在唤醒状态时，可以接收到外部控制的AP的持续发包；

S2：当电子标签1在唤醒状态下接收到有效包并且接收的待唤醒电子标签ID与电子标签的ID匹配，则可以选择性唤醒MCU2.2进行工作；

S3：唤醒MCU2.2后，MCU2.2控制射频通信模块2.1发送一个信号告诉外部控制的AP可以发送更新数据包来更新数据，如图3所示；

S4：接收正常数据帧结构的数据后MCU2.2解析对应的payload数据信息从而控制屏幕显示模块3显示更新后的数据。

对于正常接收更新数据包来说，兼容市场上现有的蓝牙帧结构，同时为了更安全的通信进行自定义通信协议来更新数据。本实施例的电子标签系统可以通过自动识别前导码的方式自动判别芯片类型，进行解码通信。

本实施例采用纽扣电池供电，通过采用了多种软、硬件的低功耗措施，使得本实施例的电子签名系统可以持续工作半年以上，采用大容量的纽扣电池供电，电子签名系统可以持续工作1年以上。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，包括电子标签、AP(无线接入点)，所述电子标签包括射频通信模块、MCU(嵌入式微控制器)、屏幕显示模块，所述MCU与所述射频通信模块合封成一个芯片，所述射频通信模块配置为与所述AP通信，所述射频通信模块配置为采用定时睡眠和唤醒的方式进行搜索通信协议帧的包头信息。

2.如权利要求1所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述射频通信模块在唤醒接收阶段时，所述通信协议帧采用唤醒帧结构；所述射频通信模块在正常接收阶段时，所述通信协议帧采用正常数据帧结构；所述唤醒帧结构被配置为唤醒所述电子标签，所述正常数据帧结构被配置为所述电子标签的数据更新，所述唤醒帧结构的通信时间小于所述正常数据帧结构的通信时间。

3.如权利要求2所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述射频通信模块唤醒阶段的唤醒时间被配置为大于等于两倍的所述唤醒帧结构的通信时间。

4.如权利要求2所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述射频通信模块还包括时钟定时模块，所述时钟定时模块被配置为校正所述射频通信模块的睡眠时间和唤醒时间；所述时钟定时模块的时钟精度不大于50ppm。

5.如权利要求3或4所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述射频通信模块被配置为当所述射频通信模块在所述唤醒接收阶段时接收到所述唤醒帧结构和ID(身份证标识号)信息与所述电子标签的ID一致时，所述射频通信模块唤醒所述MCU，之后所述MCU配置所述射频通信模块进入所述正常接收阶段时。

6.如权利要求5所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述射频通信模块在所述正常接收阶段时，所述射频通信模块的通信协议被配置为兼容自定义帧结构协议和标准蓝牙协议。

7.如权利要求6所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述射频通信模块在所述正常接收阶段时，所述射频通信模块被配置为依据不同的前导码自动识别采用自定义协议或蓝牙协议进行通信。

8.如权利要求7所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述MCU基于ARM M0核，所述屏幕显示模块采用只有黑白色的水墨屏，所述射频通信模块工作在2.4G频段。

9.如权利要求7所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述电子标签的ID采用16位来表示，所述MCU的平均每小时电流消耗小于等于100μA。

10.如权利要求6至9任一所述的一种低功耗多协议兼容的电子标签系统，其特征在于，所述电子标签系统的基本工作流程包括如下步骤：

S1：通过上位机配置待唤醒电子标签的基本信息，所述基本信息包括所述待唤醒电子标签睡眠和唤醒时间间隔、是否唤醒MCU、所述待唤醒电子标签ID，配置所述电子标签在唤醒状态时，可以接收到外部控制的所述AP的持续发包；

S2：当所述电子标签在唤醒状态下接收到有效包并且接收的所述待唤醒电子标签ID与所述电子标签的ID匹配，则可以选择性唤醒所述MCU进行工作；

S3：唤醒所述MCU后，所述MCU控制所述射频通信模块发送一个信号告诉外部控制的所述AP可以发送更新数据包来更新数据；

S4：接收所述正常数据帧结构的数据后MCU解析对应的数据信息从而控制所述屏幕显示模块显示更新后的数据。