CN111858426A - 一种电子标签读写系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子标签读写系统及方法，包括电子标签，用于存储资产信息；读写器，用于以UART总线或1‑wire总线与电子标签进行数据传输；主机，用于获取用户输入和编辑资产信息、以及读取电子标签资产信息进行显示；第一UART总线，用于读写器与电子标签之间进行通信；所述读写器与第一UART总线连接，所述第一UART总线的TX线和RX线互连后与电子标签连接，所述主机与所述读写器连接。本发明通过将读写器的第一UART总线的TX线与RX线以单总线的方式与电子标签连接，通过主机切换UART传输方式或1‑wire传输方式，使得所述读写系统能够兼容UART总线和1‑wire总线两种传输方式。

Description

一种电子标签读写系统及方法

技术领域

本发明涉及数据中心监控领域，特别涉及一种电子标签读写系统及方法。

背景技术

数据中心用于管理在架IT资产，资产标签作为在架IT资产的身份信息部件，在整个基于在架资产实时检测的管理系统是必不可少的，现有的资产标签类型多种多样，但有着各自的缺陷，有的无法适应机柜内狭窄空间的安装要求，有的无法实现精准的U位级定位管理。而采用接触式电子芯片技术设计的标签，则因为芯片尺寸小，读写稳定等特征，非常适合用于在架资产的检测。

采用EEPROM存储接触式电子芯片标签的数据传输的总线方式多种多样，比如SPI、I2C、UART、1-Wire，这些标签的总线技术各有优缺点，就使用的便利性、可靠性和性价比综合考虑，单数据总线的方式最优。

但是，目前市场上的采用单总线的主要为1-wire方式，芯片单一，无法标准化，存在兼容性差的问题。

因此现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电子标签读写系统及方法，通过将读写器的第一UART总线的TX线和RX线以单总线的方式与电子标签连接，通过主机切换UART传输方式或1-wire传输方式，使得所述读写系统能够兼容UART总线和1-wire总线两种传输方式。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

本发明提供

一种电子标签读写系统，包括：

用于存储资产信息的电子标签；

用于以UART总线或1-wire总线与电子标签进行数据传输的读写器；

用于获取用户输入和编辑资产信息、以及读取电子标签资产信息进行显示的主机；

用于读写器与电子标签之间进行通信的第一UART总线；

所述读写器与第一UART总线连接，所述第一UART总线的TX线与RX线通过单总线TX线和RX线以单总线的方式与电子标签连接，所述主机与所述读写器连接。通过将读写器的第一UART总线的TX线与RX线以单总线的方式与电子标签连接，通过主机切换UART传输方式或1-wire传输方式，使得所述读写系统能够兼容UART总线和1-wire总线两种传输方式。

所述读写器包括：

用于与主机通信并取电的USB接口；

用于将USB接口传来的电压进行稳压再为读写器供电的电源稳压电路，；

用于将USB信号转换为串口信号的USB转串口芯片，；

用于与主机及电子标签通信的第一主控芯片；

用于与电子标签通信的电子标签接口；

用于指示电子标签是否在位的LED指示灯组

用于显示读取信息的显示模块；

用于电子标签在位报警的蜂鸣器；

所述USB接口与所述主机、所述电源稳压电路及所述USB转串口芯片连接，所述电源稳压电路还与所述USB转串口芯片连接，所述USB转串口芯片与所述第一主控芯片连接，所述第一主控芯片还与所述电子标签接口连接，所述LED指示灯组、所述显示模块及所述蜂鸣器均与所述第一主控芯片连接。实现了UART和1-wire兼容传输，以及协助主机对电子标签进行读写操作。

所述读写器还包括第二UART总线，所述第一主控芯片通过第二UART总线与USB转串口芯片连接，所述第一主控芯片通过第一UART总线与电子标签连接。实现了USB转串口芯片与读写器的串口传输。

所述电子标签包括第二主控芯片、第一二极管、第二二极管、第一电容，所述第二主控芯片的VDD脚与所述第一电容的一端及第一二极管的输出端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一二极管的输入端与所述第二二极管的输入端、第一UART总线及第二主控芯片的RX脚连接，所述第二主控芯片的TX脚与所述第二二极管的输出端连接。将第二主控芯片的RX脚和TX脚引出以单总线方式传输，实现了电子标签的UART和1-wire兼容。

所述第一电容的容值低于22uF。在保证C1完成一次读、写供电的同时，容值不过高，确保提供高电平的充电时间，也避免了电容尺寸过大。

还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一二极管的输入端、所述第二二极管的输入端、第一UART总线及第二主控芯片的RX脚连接，所述第一电阻的另一端与所述第二主控芯片的VDD脚连接。为电子标签的第一电容供电提供上拉电压。

一种电子标签读写方法，包括：

读写器上电后进行初始化；

接收主机发送的操作指令后，则检测电子标签是否在位；

若电子标签在位，则检测所述电子标签的传输总线类型；

若所述电子标签的传输总线为UART总线，则以UART传输方式与电子标签通信；

若所述电子标签的传输总线为1-wire总线，则切换1-wire传输方式与电子标签通信。

所述若所述电子标签的传输总线为UART总线，则以UART传输方式与电子标签通信的步骤具体包括：

将UART总线电平拉高为电子标签充电；

读取电子标签资产信息或向电子标签写入资产信息；

每读取或写入固定长度数据，判断资产信息是否读取或写入完毕，若否，则继续向电子标签读取或写入资产信息，直至所述资产信息读取或写入完毕。

所述若所述电子标签的传输总线为1-wire总线，则切换1-wire传输方式与电子标签通信的步骤具体包括：

切换至1-wire总线传输方式向电子标签读取或写入资产信息；

每读取或写入固定长度数据，判断资产信息是否读取或写入完毕，若否，则继续向电子标签读取或写入资产信息，直至所述资产信息读取或写入完毕。

所述检测所述电子标签的传输总线类型的步骤具体包括：

向标签发送UART的标准指令；

若有回复，则识别为UART传输总线类型；

若无回复，则识别为1-Wire传输总线类型。

相较于现有技术，本发明提供的电子标签读写系统及方法，所述系统包括电子标签，用于存储资产信息；读写器，用于以UART总线或1-wire总线与电子标签进行数据传输；主机，用于获取用户输入和编辑资产信息、以及读取电子标签资产信息进行显示；第一UART总线，用于读写器与电子标签之间进行通信；所述读写器与第一UART总线连接，所述第一UART总线的TX线和RX线以单总线的方式与电子标签连接，所述主机与所述读写器连接。本发明通过将读写器的第一UART总线的TX线和RX线短接后与电子标签连接，通过主机切换UART传输方式或1-wire传输方式，使得所述读写系统能够兼容UART总线和1-wire总线两种传输方式。

附图说明

图1为本发明提供的电子标签读写系统的结构框图；

图2为本发明提供的单总线横截面图；

图3为本发明提供的读写器的结构框图；

图4为本发明提供的电子标签的电路图；

图5为本发明提供的读写器与电子标签的电路连接图；

图6为本发明提供的电子标签读写方法的流程图；

图7为本发明提供的S300步骤的流程图；

图8为本发明提供的S400步骤的流程图；

图9为本发明提供的S500步骤的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种电子标签读写系统及方法，通过将读写器的第一UART总线的TX线和RX线以单总线的方式与电子标签连接，通过主机切换UART传输方式或1-wire传输方式，使得所述读写系统能够兼容UART总线和1-wire总线两种传输方式。

本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的技术构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果做更为详细的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的解释说明并不构成对本发明的保护范围的限定。此外，下文所述的实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。

数据中心作为互联网、物联网、智能化系统的核心节点，在经济发展、安全建设中发挥着越来越显著的作用。数据中心的突飞猛进必然带来IT资产的数量快速增长，高效率、精细化地定位、管理数量庞大的IT资产对于提高数据中心可用性、增加人效、提升运营效益等意义重大。

IT资产标签作为在架IT资产的身份信息部件，在整个基于在架资产实时监测的资产管理系统里是不可缺少的，与之配套的读写器就是为了解决对IT资产标签的读、写操作而设计的。一般的资产标签读写系统包括电子标签、读写器和主机，由主机通过读写器对电子标签进行读取或写入，实现身份信息的识别和写入。

现有的资产标签类型多种多样，有RFID(Radio Frequency Identification)标签，也有采用普通的条码、二维码打印的数字型标签；这些技术配合对应的读写设备，均能一定程度的满足资产管理的功能需求，但有着各自的缺陷，有的无法适应机柜内狭窄空间的安装要求，有的无法实现精准的U位级定位管理。而采用接触式电子芯片技术设计的标签，则因为芯片尺寸小，读写稳定等特征，非常适合用于在架资产的检测。

采用EEPROM存储接触式电子芯片标签的数据传输的总线方式多种多样，比如SPI、I2C、UART、1-Wire，这些标签的总线技术各有优缺点，就使用的便利性、可靠性和性价比综合考虑，单数据总线的方式最优。

但是，目前市场上的采用单总线的主要为1-wire方式，芯片单一，无法标准化，存在兼容性差的问题。

鉴于现有技术存在数据传输方式无法兼容的问题，请参阅图1和图3，本发明提供一种电子标签300读写系统，包括：电子标签300，用于存储资产信息；读写器200，用于以UART总线或1-wire总线与电子标签300进行数据传输；主机100，用于获取用户输入和编辑资产信息、以及读取电子标签300资产信息进行显示；第一UART总线，用于读写器200与电子标签300之间进行通信；所述读写器200与第一UART总线连接，所述第一UART总线(UART1)的TX线(图3中的TX1)和RX线(图3中的RX1)以单总线的方式与电子标签300连接，所述主机100与所述读写器200连接。

具体实施时，本实施例中，如图2所示，图2为单总线横截面图，单总线是指电子标签300的信号线只有1根，另外还需要一根GND(地线)，其中里圈的圆点为信号线(S1)；外圈圆环为地线(GND)，两个均为金属片，组成单总线。美信的1-wire总线就是属于这种类型的单总线，但是UART的串行总线的信号线为TX、RX和GND，比单总线多出一根信号线。本实施例通过将读写器200的第一UART总线的TX线(图3中的TX1)和RX线(图3中的RX1)引出后，连接到同一输出线形成单总线再通过单总线与电子标签300连接，通过主机100切换UART传输方式或1-wire传输方式，把UART串行总线的通信方式由全双工模式，改为半双工模式，使得所述读写系统能够兼容UART总线和1-wire总线两种传输方式。

具体的，所述主机100为PC机或智能手机，通过USB数据线与读写器200连接。所述主机100上设置有人机交互界面，用户可在主机100上进行人机交互，将需要写入电子标签300的资产信息进行输入和编辑，由主机100进行显示；同时还负责接收读写器200读取到的电子标签300信息进行显示。

进一步的，所述读写器200负责将读、写内容转换成指令来操作电子标签300，实现对电子标签300所存储的资产信息的读取，或者向电子标签300写入资产信息。

具体的，请参阅图3，所述读写器200包括：USB接口201，用于与主机100通信并取电；电源稳压电路202，用于将USB接口201传来的电压进行稳压再为读写器200供电；USB转串口芯片203，用于将USB信号转换为串口信号；第一主控芯片204，用于与主机100及电子标签300通信；电子标签接口205，用于与电子标签300通信；LED指示灯组206，用于指示电子标签300是否在位的显示模块207，用于显示读取信息的；蜂鸣器208，用于电子标签300在位报警；所述USB接口201与所述主机100、所述电源稳压电路202及所述USB转串口芯片203连接，所述电源稳压电路202还与所述USB转串口芯片203连接，所述USB转串口芯片203与所述第一主控芯片204连接，所述第一主控芯片204还与所述电子标签接口205连接，所述LED指示灯组206、所述显示模块207及所述蜂鸣器208均与所述第一主控芯片204连接。

具体实施时，本实施例中，所述读写器200的USB接口201通过USB数据线连接主机100，在与主机100进行通信的同时向主机100取电，以驱动读写器200工作。所述电源稳压电路202从USB接口201接收输入电压，将所述输入电压进行稳压后为第一主控芯片204和USB转串口芯片203供电。所述USB转串口芯片203则从USB接口201接收USB信号格式的指令及数据，并将USB信号转换为串口信号然后传至第一主控芯片204，由第一主控芯片204将所述串口信号转换成相应的操作指令输出至电子标签接口205，通过所述电子标签接口205对电子标签300进行写入或读取。

进一步的，所述读写器200采用Modbus-RTU的数据通信协议，实现与主机100的数据交互，PC机或智能手机为主机100，读写器200为从机；主机100通过USB接口201和USB转串口芯片203下发Modbus指令，通知读写器200对电子标签300进行读、写操作；读写器200接收到Modbus指令后，再转换成单总线的控制指令对电子标签300进行操作(即写入或读取)；电子标签300接收到读写器200的指令后，对自己的存储单元进行操作，在整个过程里，读写器200起到承上启下的作用。

更进一步的，请继续参阅图3，所述读写器200还包括第二UART总线(图3中的TX2和RX2)，所述第一主控芯片204通过第二UART总线与USB转串口芯片203连接，所述第一主控芯片204通过第一UART总线与电子标签300连接。读写器200和电子标签300上采用公、母头(电子标签接口205)的方式进行对接，所述第一UART总线通过电子标签接口205与电子标签300连接。

请参阅图4，所述电子标签300包括第二主控芯片301、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1，所述第二主控芯片301的VDD脚与所述第一电容C1的一端及第一二极管D1的输出端连接，所述第一电容C1的另一端接地，所述第一二极管D1的输入端与所述第二二极管D2的输入端、第一UART总线及第二主控芯片301的RX脚连接，所述第二主控芯片301的TX脚与所述第二二极管D2的输出端连接。

具体实施时，本实施例中，所述，第二主控芯片301的TX脚通过第二二极管D2与RX脚相连，合并成S1单总线(如图4所示)与第一主控芯片204连接。由于第二二极管D2的存在，因此TX脚无法输出信号只能接收信号，避免了信号的冲突。这样读写器200在发送数据时，电子标签300则处于接收状态，而电子标签300在发送数据时，则读写器200进入接收状态，通过控制指令控制单总线的收、发来实现标签的读写操作。

此外，所述第二主控芯片301的VDD脚通过第一二极管D1合并到S1(如图4所示)单总线中，所述第一主控芯片204输出的高电平进行通过第一二极管D1对第二主控芯片301进行供电；无数据传输时上拉高电平为第一电容C1充电。由于是单总线传输，数据的电平有高有低，则无法确保VDD持续为高，此时需要第一电容C1有足够的储能，以使第一电容C1能够支撑完成一个固定长度数据的读写，在再次对芯片拉高充电之前，不发送掉电复位的动作。较佳的，所述第一电容C1的容值低于22uF，但需要能够支撑完成一个固定长度数据的读写；UART的波特率为9600bps，数据格式采用8位数据位，1位停止位，无校验位。

具体的，请一并参阅图3至图5，所述电子标签300读写系统还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一二极管D1的输入端、所述第二二极管D2的输入端、第一UART总线及第二主控芯片301的RX脚连接，所述第一电阻的另一端与所述第二主控芯片301的VDD脚连接。本实施例通过第一电阻在系统无数据传输时，将第一主控芯片204输出的电平拉高为第二主控芯片301供电。

基于上述的电子标签读写系统，请参阅图6，本发明还提供一种电子标签读写方法，包括。

S100、读写器上电后进行初始化；

该步骤中，所述读写器通过USB接口从主机取电后，内部初始化程序启动，对读写器进行初始化。

S200、接收主机发送的操作指令后，则检测电子标签是否在位。

该步骤中，当读写器初始化完成后，所述主机生成操作指令输出至读写器，所述读写器接收到所述操作指令后，先检测电子标签是否在位。所述操作指令包括但不限于写入指令、读取指令、通信方式切换指令。

S300、若电子标签在位，则检测所述电子标签的传输总线类型。

该步骤中，若检测到所述电子标签在位，则进一步检测店址标签的传输总线类型；若检测到所述电子标签不在位，则返回操作失败信号至上位机。

具体的，请参阅图7，所述S300的步骤具体包括：

S301、向电子标签发送UART的标准指令；

S302、若有回复，则识别为UART传输总线类型；

S303、若无回复，则识别为1-Wire传输总线类型。

具体实施时，本实施例中，当电子标签在位时，向电子标签发送UART的标准指令，并实时检测所述电子标签的反馈状态，若所述电子标签有回复，则将该电子标签的总线类型识别为UART传输总线类型；若所述电子标签无回复，则将该电子标签的总线类型识别为1-Wire传输总线类型；最后反馈至主机，以使主机能够根据电子标签的总线类型输出通信方式切换指令，以切换通信方式。

S400、若所述电子标签的传输总线为UART总线，则以UART传输方式与电子标签通信。

该步骤中，检测出所述电子标签的传输总线为UART总线时，则由主机输出通信方式切换指令至读写器，以UART传输方式与电子标签通信。

具体的，请参阅图8，所述S400的步骤具体包括：

S401、将UART总线电平拉高为电子标签充电；

S402、读取电子标签资产信息或向电子标签写入资产信息；

S403、每读取或写入固定长度数据，判断资产信息是否读取或写入完毕，若否，则继续向电子标签读取或写入资产信息，直至所述资产信息读取或写入完毕。

具体实施时，本实施例中，在以UART总线传输时，将UART总线电平拉高为电子标签充电，当电子标签内的第一电容充满电后，由第一电容为MCU供电，读写器同时对电子标签发送读取指令或写入指令，电子标签接收到指令后，由第一电容供电，向读写器发送资产信息或者在第二主控芯片内写入资产信息。每当读取或写入完固定长度的数据后，判断资产信息是否读取或写入完毕，若否，则由读写器继续向电子标签充电，充电完成后，接着上次读取或写入的节点继续向电子标签读取或写入资产信息，读完固定长度的数据后再判断是否读取或写入完毕，循环至所述资产信息读取或写入完毕。

S500、若所述电子标签的传输总线为1-wire总线，则切换1-wire传输方式与电子标签通信。

该步骤中，检测出所述电子标签的传输总线为UART总线时，则由主机输出通信方式切换指令至读写器，以1-wire传输方式与电子标签通信。

请参阅图9，所述S500的步骤具体包括：

S501、切换至1-wire总线传输方式向电子标签读取或写入资产信息；

S502、每读取或写入固定长度数据，判断资产信息是否读取或写入完毕，若否，则继续向电子标签读取或写入资产信息，直至所述资产信息读取或写入完毕。

具体实施时，本实施例中，由于是1-wire单总线传输，因此可以根据1-wire的传输方式直接向电子标签读取或写入资产信息，而不需要向电子标签供电。每当读取或写入完固定长度的数据后，判断资产信息是否读取或写入完毕，若否，则由读写器继续向电子标签充电，充电完成后，接着上次读取或写入的节点继续向电子标签读取或写入资产信息，读完固定长度的数据后再判断是否读取或写入完毕，循环至所述资产信息读取或写入完毕。

综上所述，本发明提供的一种电子标签读写系统及方法，所述系统包括电子标签，用于存储资产信息；读写器，用于以UART总线或1-wire总线与电子标签进行数据传输；主机，用于获取用户输入和编辑资产信息、以及读取电子标签资产信息进行显示；第一UART总线，用于读写器与电子标签之间进行通信；所述读写器与第一UART总线连接，所述第一UART总线的TX线和RX线互连后与电子标签连接，所述主机与所述读写器连接。本发明通过将读写器的第一UART总线的TX线和RX线以单总线的方式与电子标签连接，通过主机切换UART传输方式或1-wire传输方式，使得所述读写系统能够兼容UART总线和1-wire总线两种传输方式。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子标签读写系统，其特征在于，包括：

用于存储资产信息的电子标签；

用于以UART总线或1-wire总线与电子标签进行数据传输的读写器；

用于获取用户输入和编辑资产信息、以及读取电子标签资产信息进行显示的主机；

用于读写器与电子标签之间进行通信的第一UART总线；

所述读写器与第一UART总线连接，所述第一UART总线的TX线与RX线以单总线的方式与电子标签连接，所述主机与所述读写器连接。

2.根据权利要求1所述的电子标签读写系统，其特征在于，所述读写器包括：

用于与主机通信并取电的USB接口；

用于将USB接口传来的电压进行稳压再为读写器供电的电源稳压电路；

用于将USB信号转换为串口信号的USB转串口芯片；

用于与主机及电子标签通信的第一主控芯片；

用于与电子标签通信的电子标签接口；

用于指示电子标签是否在位的LED指示灯组

用于显示读取信息的显示模块；

用于电子标签在位报警的蜂鸣器；

所述USB接口与所述主机、所述电源稳压电路及所述USB转串口芯片连接，所述电源稳压电路还与所述USB转串口芯片连接，所述USB转串口芯片与所述第一主控芯片连接，所述第一主控芯片还与所述电子标签接口连接，所述LED指示灯组、所述显示模块及所述蜂鸣器均与所述第一主控芯片连接。

3.根据权利要求2所述的电子标签读写系统，其特征在于，所述读写器还包括第二UART总线，所述第一主控芯片通过第二UART总线与USB转串口芯片连接，所述第一主控芯片通过第一UART总线与电子标签连接。

4.根据权利要求3所述的电子标签读写系统，其特征在于，所述电子标签包括第二主控芯片、第一二极管、第二二极管、第一电容，所述第二主控芯片的VDD脚与所述第一电容的一端及第一二极管的输出端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一二极管的输入端与所述第二二极管的输入端、第一UART总线及第二主控芯片的RX脚连接，所述第二主控芯片的TX脚与所述第二二极管的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的电子标签读写系统，其特征在于，所述第一电容的容值低于22uF。

6.根据权利要求4或5所述的电子标签读写系统，其特征在于，还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一二极管的输入端、所述第二二极管的输入端、第一UART总线及第二主控芯片的RX脚连接，所述第一电阻的另一端与所述第二主控芯片的VDD脚连接。

7.一种电子标签读写方法，其特征在于，包括：

读写器上电后进行初始化；

接收主机发送的操作指令后，则检测电子标签是否在位；

若电子标签在位，则检测所述电子标签的传输总线类型；

若所述电子标签的传输总线为UART总线，则以UART传输方式与电子标签通信；

若所述电子标签的传输总线为1-wire总线，则切换1-wire传输方式与电子标签通信。

8.根据权利要求7所述的电子标签读写方法，其特征在于，所述若所述电子标签的传输总线为UART总线，则以UART传输方式与电子标签通信的步骤具体包括：

将UART总线电平拉高为电子标签充电；

读取电子标签资产信息或向电子标签写入资产信息；

每读取或写入固定长度数据，判断资产信息是否读取或写入完毕，若否，则继续向电子标签读取或写入资产信息，直至所述资产信息读取或写入完毕。

9.根据权利要求7所述的电子标签读写方法，其特征在于，所述若所述电子标签的传输总线为1-wire总线，则切换1-wire传输方式与电子标签通信的步骤具体包括：

切换至1-wire总线传输方式向电子标签读取或写入资产信息；

每读取或写入固定长度数据，判断资产信息是否读取或写入完毕，若否，则继续向电子标签读取或写入资产信息，直至所述资产信息读取或写入完毕。

10.根据权利要求7所述的电子标签读写方法，其特征在于，所述检测所述电子标签的传输总线类型的步骤具体包括：

向标签发送UART的标准指令；

若有回复，则识别为UART传输总线类型；

若无回复，则识别为1-Wire传输总线类型。

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