CN1309179C - 识别代码传送方法及电路装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种识别代码传送方法及电路装置，应用于射频识别标签上控制识别代码的传送，本发明装置包含时序电路；工作区间选择电路，包括计数器、随机数列产生器及比较器，比较计数器及随机数列产生器的输出是否相同，相同时提供一致能信号，随机数列产生器由线性反馈移位寄存器配合组合逻辑电路组成，并利用射频识别标签的识别代码来选择移位寄存器的位顺序；存储装置，电连接于时序电路及工作区间选择电路，用以储存射频识别标签的识别代码，并在接受该致能信号后输出该识别代码，利用本发明使每一个射频识别标签在靠近阅读机时将随机在M个工作区间中选择一个工作区间输出识别代码，因而在多个标签同时使用时可以避免信号碰撞，进行正确的判读。
Description
技术领域
本发明涉及一种识别代码传送方法及电路装置，尤指射频识别标签(Radio Frequency Identification Tag，RFID)中的识别代码传送方法及电路装置。
背景技术
射频识别系统(Radio Frequency-Identification，RFID)是指发射端(射频识别标签)利用无线电波传递识别信号而辨识端接收该无线电波后，解出承载在该无线电波中的识别代码信号，进而实现身份识别功能的装置系统。该类系统最常被使用在如门禁管制、进出货品的仓库管理或是互动玩具的辨认上等。射频识别系统的射频识别标签(RFID Tag ortransponder)一般含有天线和集成电路芯片(IC)。在射频识别标签芯片内储存有一个识别代码(Identification Code)，此识别代码即可用来辨识携带该射频识别标签者的身份或者植入该类识别标签货品的种类。对于射频识别系统而言，通常将辨识端称为阅读机(reader)或卡片阅读机或询问端(Interrogator)，当射频识别标签进入阅读机(reader)的读取范围内时，会接收到阅读机传来的电磁波，此电磁波的能量会经由天线送到射频识别标签芯片中，产生该射频识别标签所需的工作电压，使其能将储存在其中的识别代码传给阅读机辨认。在这整个过程中因为射频识别标签本身不需要配置如电池等电源装置，所以可以将体积做得很小。此类不用电池的射频识别标签又可称为被动式标签(passive tag)，商品上常见的条形码(bar code)也可归类为一种被动式标签，不过其读取方式是利用光学原理与本发明中所讨论的无线射频方式不同。如果本身具有电源供应，则称为主动式标签(active tag)，被动式标签因为是通过电磁波取得能量，所以功率小，只适用于近距离使用：主动式标签因为标签本身具备供应电源，所以可以有较大功率输出，可在较长距离上应用。
一般射频识别系统的射频识别标签靠近卡片阅读机时，射频识别标签因得到足够的电力，就会连续发送信号给卡片阅读机作判读。但是若当同时有二个以上的射频识别标签同时接近卡片阅读机时，就会发生互相干扰或称为信号碰撞(data collision)的情形，而造成卡片阅读机端无法判读或作出错误的判读。在John H.Bowers等人提出的美国专利号5,883,582号专利前案中，公开的一种避免多个射频识别标签传送信号时发生信号碰撞的方式，是利用每个射频识别标签重复传送识别信号的间隔时间不同所实现，该间隔时间的长短则是利用生产时制程参数的漂移来造成组件特性差异而达到的。此方法存在一重要问题，即存在制程参数漂移的不确定因素，所以难以确保每个射频识别标签的传送时间间隔差异，大量生产时在品质控制及产品测试上均会增加许多负担。
可见采用本发明的识别代码传送方法与装置可改善数个射频识别标签因同时发射信号而使阅读机判读失败的缺点，进而达到使阅读机能在同一时间内正确判读多个射频识别标签的目的。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是提供一种识别代码传送方法及电路装置，以解决多个射频识别标签同时靠近阅读机并发射信号，而使阅读机判读失败的缺点。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种识别代码传送的电路装置，应用于射频识别标签中控制识别代码的传送，其特征在于包含：一时序电路，产生该识别代码传送电路装置中各组件所需的时序信号；一工作区间选择电路，包括一计数器、一随机数列产生器及一比较器，比较该计数器及随机数列产生器的输出是否相同，若相同时，即提供一致能信号，而该随机数列产生器由线性反馈移位寄存器配合组合逻辑电路组成，并利用该射频识别标签的识别代码来选择该移位寄存器的位顺序；以及一存储装置，电连接于该时序电路及该工作区间选择电路，用以储存射频识别标签的识别代码，并在接受该工作区间选择电路的致能信号后使该存储装置响应该控制信号而将其内的识别代码传送至射频识别标签的信号发送装置将信号发送出去。射频识别标签的信号发送装置一般由一射频电路与天线所组成。
根据上述构想，其中的时序电路包含：一振荡器，用以产生振荡信号；以及一除频器，用以将该振荡信号以较低的频率及较佳的方波波形输出成为时序信号。
根据上述构想，其中的振荡器是由电阻及电容构成的振荡器。
根据上述构想，其中的振荡器是由石英振荡器所构成的振荡器。
根据上述构想，其中的振荡器是利用修整接收到的电磁振荡信号而产生该振荡信号。
根据上述构想，其中的存储装置由一存储器，一地址产生器及一输出逻辑控制电路所组成，射频识别标签的识别代码储存于该存储器中。根据上述构想，其中的存储器为一非挥发性存储器。
根据上述构想，其中的地址产生器会依序产生该存储器的各位的地址，使得储存于该存储器中的数据可以依序一一送出。
根据上述构想，其中的输出逻辑控制电路是响应上述致能(enable)控制信号，将自该存储器传来的识别代码转换为较易于无线电波传送的格式，以便于利用射频方式传送。
根据上述构想，其中的随机数列产生器可由一N位的线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register)为核心，加上一些组合逻辑电路后，即可以扩展出极不规律的N位数列，以该不规则的数列来仿真随机数列。该移位寄存器的位数愈大或组合逻辑电路愈复杂，则形成的随机数列愈混乱与不规则。
根据上述构想，本发明提供的识别代码传送方法及电路装置，可以使用于主动式标签或被动式标签中。
为了解决上述技术问题，本发明又提出一种识别代码传送方法，应用于射频标签中，用以控制识别代码的传送，其特征在于包括下列步骤：
当射频识别标签进入到阅读机的读取范围内时，因应射频识别标签的阅读机的电磁波信号，使射频识别标签产生时序振荡信号；
根据该时序振荡信号开始计数，产生一计数值；
在计数值起算时，利用每个射频识别标签的特有的识别代码来选择一移位寄存器的位顺序，以使该移位寄存器产生一随机数值，且该随机数值不能大于最大计数值；以及
该每一计数值代表一工作区间，当计数值数到与随机数值相同时，才能使识别代码在该工作区间输出。
上述构想中，其中的计数值是由1到M的整数，数完后从头再开始数，如此一直循环计数直到离开阅读机的读取范围，其中M是大于1的正整数。
上述构想中，其中的随机数值并不重置，以便产生最大乱度的效果。
上述构想中，其中的工作区间的时间长短是设置成足够连续传送二次以上的识别代码。
利用上述方法，每一个射频识别标签在靠近阅读机时均会随机于M个工作区间中选择一个工作区间进行识别信号输出动作，因此不同的射频识别标签输出信号产生数据碰撞(data collision)的机率便会降低许多。
由上可知，利用本发明，在同时有多数个识别标签靠近阅读机时，阅读机也能正确辨认所接收到每一个射频识别标签所传送的代码，从而解决已有技术的缺陷。
附图说明
图1为一阅读机同时读取多个射频识别标签信号的示意图。
图2为本发明较佳实施例的识别代码传送电路装置的电路方框示意图。
图3为本发明较佳实施例的多个射频识别标签的识别代码信号传送时序示意图。
图4为本发明较佳实施例中输出信号的0及1的格式示意图。
图5为本发明较佳实施例中的随机数列产生器的电路方框示意图。
具体实施方式
图1所示为本发明所提出的多个射频识别标签(RFID Tag)同时应用的示意图，其中阅读机100会发送一固定频率的电磁波101，当射频识别标签110、120、190等靠近阅读机时即能接收到该电磁波101，继而取得足够的电力使该些标签中的电路开始工作，并将各个标签中的识别代码通过无线电波111、121、191等传送给阅读机100。如果未对射频识别标签的传送方式或传送时间进行特别的安排，则当多个射频识别标签同时靠近阅读机时，因为各个射频识别标签会持续发送识别代码给阅读机，若两个或两个以上的射频识别标签同时发送识别代码，即会因为数据信号碰撞而造成阅读机无法正确判读出各个标签的情况发生。本发明将射频识别标签传送识别代码的时间称为工作区间(operation time slot)，该工作区间的长短可由电路设计加以调整，一般设计在数个毫秒左右，以便于一个工作区间内可完成连续二至三次的识别代码传送，每个射频识别标签会于M个工作区间中选择一个工作区间进行识别代码的传送，要选哪一个工作区间进行识别代码的传送则由随机数值决定。假如设定64个工作区间(即M＝64)，那么若有两个射频识别标签同时发送识别代码信号的机率约仅3.1％，但是因为每个射频识别标签进入阅读机的阅读范围内的时间通常至少会有1到数秒以上的时间，所以假如每个工作区间为5毫秒，则64个工作区间的总长度也仅约320毫秒，因此射频识别标签会有传送数次识别代码的机会，依据机率理论，如果随机数值出现的机率是均匀的(uniform)，那么第二次再发生数据碰撞的机率仅有约0.1％，换言之每一千次才会发生一次碰撞的机会，所以在合理的时间内此两个射频识别标签一定会被阅读机正确的判读出来。再者，若有三个射频识别标签同时被使用，那么发生碰撞导致阅读机无法正确识别的机率约4.8％，而再次发生同样碰撞的机率更快速下降至约0.23％，所以同样的在合理的时间内此三个射频识别标签一定会被阅读机正确的一一判读出来。虽然不可能在电路设计中创作出真正均匀的随机数列，不过以本发明中射频识别标签应用上有限的数个传送次数来与随机数列产生器所能产生的数千个数列量来比较，两者数量比悬殊，故可以认为本发明的随机数列产生器已经足以产生均匀的随机数值。
图2所示为本发明的识别代码传送的电路装置的较佳实施例方框示意图，其中该识别代码传送电路电连接于时序电路1与信号发送装置5之间，其包含：
一存储装置2，借以储存射频识别标签的识别代码；一工作区间选择电路3，其包括：一计数器31，其输出一计数值(第一组数值)；一随机数列产生器32，其输出一随机数值(第二组数值)；以及一比较器33，该比较器的输入端分别电连接该计数器及该随机数列产生器的输出端，用以比较该第一组数值及第二组数值是否相同，若两数值相同时即提供一致能(enable)控制信号；该控制信号将致能输出逻辑控制电路23，使该存储器22中的识别代码可以通过输出逻辑控制电路23传送至射频识别标签的信号发送装置5，将识别代码通过射频信号发送出去。
关于上述时序电路1的实施方式，一般包含：一电阻电容振荡器，用以产生振荡信号；以及一除频器，用以将该振荡信号以较低的频率及较佳的方波波形输出成为时序信号。关于该时序电路的另一实施方式是利用修整阅读机传来的电磁振荡信号而产生识别代码传送电路所需的时序信号。至于信号发送装置5一般则是由射频电路与天线所组成。
上述识别代码传送电路中的存储装置2是由一地址产生器21，一存储器22及一输出逻辑控制电路23所组成，射频识别标签的识别代码储存于该存储器22内，因本实施例所显示的是应用于无自给电源的射频识别标签，为避免数据流失，故该存储器22为一非挥发性存储器，也即存储器中的数据不会因没有电源而消失。由于通过射频方式传送数据信号是一位一位依序传送的方式将数据发送出去，所以需借由该地址产生器21的动作，依序产生各位的地址使得储存于该存储器22的识别代码可以依序送出；接着再经由输出逻辑电路23将输出的数据转换为较易于无线电波传送的格式，输出给信号发送装置5，如图4所示。
再者，上述该工作区间选择电路3包含有：一计数器31、一随机数列产生器32及一比较器33。该计数器31以时序信号为时钟脉冲(clock)进行计数，由1数至M，数到M后再重新计数，并且传送一触发信号至该随机数列产生器32中，而该随机数列产生器32会响应该触发信号，而输出一组随机数值(其值在1、2…M之间)。又该比较器33分别电连接该计数器31、该随机数列产生器32及该输出逻辑控制电路23，用以比较计数值是否与随机数值相同，若值相同(match)时则传送一致能(enable)控制信号至该存储装置2中的输出逻辑控制电路23，因该输出逻辑控制电路23的输入端与该存储器22连接，其输出端则连接至一信号发送装置5，所以当该输出逻辑控制电路23接收由该比较器33所传送的致能控制信号时(即控制信号为高电位)，随即可使储存于该存储器22中的识别代码经过该输出逻辑控制电路23转换格式后传送至该信号发送装置5中。又该信号发送装置5由一射频电路51与天线52所组成。当该信号发送装置5接收到经过格式处理的识别代码信号后，随即经由射频电路与天线将经过格式处理的识别代码发射传送至阅读机。
前述的随机数列产生器32，请参考图5，基本上可由一八位的线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register)61为核心，加上一随机数列组合逻辑电路62后即可以扩展出数千个八位的数列，若再利用每个射频识别标签特有的识别代码(I.D.Code)来选择该移位寄存器的位顺序，则不同的射频识别标签会有不同随机数列产生方式与结果，因此能达到本发明所需的随机数值要求。
为能更详加解释本发明的识别代码传送方式，再请参阅图3中的(a)部分，是本发明较佳实施例的识别代码传送工作区间时序示意图，图3的(b)部分中有N个射频识别标签同时使用，如前面所说明，当射频识别标签个数越少则数据碰撞的机率越小，也即阅读机越容易在短时间内成功判读出各个射频识别标签。如图3中(a)部分所示共有M个工作区间，每个射频识别标签中的计数器31均会由1计数至M然后重新计数，每次重新计数时并产生一触发信号给随机数列产生器32使其输出一随机数值，而该随机数列产生器32会响应该触发信号，产生一组随机数值(其值在1、2…M之间)，该比较器33会持续比较计数值与先前产生的随机数值，待计数值数到与随机数值相同时，则该比较器33输出致能(enable)信号至输出逻辑控制电路23；如此周而复始直到射频识别标签离开阅读机的读取电波范围为止。
由上可知，本发明利用将各个射频识别标签所传送信号的时间点作随机(random)选择，因此不容易发生射频识别标签的信号互相干扰(或称碰撞)而形成阅读机判读失败的问题发生，由于信号发送时间很短，通常仅数毫秒(mS)左右，所以即便发生碰撞后，因随机选择会错开下次两者的工作区间，所以下回再碰撞的机率微乎其微，因此在实际的使用场合中阅读机均可成功的判读出不同的射频识别标签。
综上所述，可见采用本发明的识别代码传送方法与装置可改善数个射频识别标签因同时发射信号而使阅读机判读失败的缺点，进而达到使阅读机能在同一时间内正确判读多个射频识别标签的目的，因而本发明的发明除符合目前产业界的需求外，更提出了创新的技术解决先前技术的缺失，是故本发明极具实用发展的价值。
Claims (14)
1、一种识别代码传送电路装置，应用于射频识别标签中控制识别代码的传送，其特征在于包含：
一时序电路，产生该识别代码传送电路装置中各组件所需的时序信号；
一工作区间选择电路，包括一计数器、一随机数列产生器及一比较器，比较该计数器及随机数列产生器的输出是否相同，若相同时，即提供一致能信号，而该随机数列产生器由线性反馈移位寄存器配合组合逻辑电路组成，并利用该射频识别标签的识别代码来选择该移位寄存器的位顺序；以及
一存储装置，电连接于该时序电路及该工作区间选择电路，用以储存射频识别标签的识别代码，并在接受该工作区间选择电路的致能信号后使该识别代码输出。
2、如权利要求1所述的识别代码传送电路装置，其特征在于所述的时序电路包含：一振荡器，用以产生振荡信号；以及一除频器，用以将该振荡信号以较低的频率及方波波形输出成为时序信号。
3、如权利要求2所述的识别代码传送电路装置，其特征在于所述的振荡器是由电阻及电容构成的振荡器。
4、如权利要求2所述的识别代码传送电路装置，其特征在于所述的振荡器是由石英振荡器所构成的振荡器。
5、如权利要求2所述的识别代码传送电路装置，其特征在于所述的振荡器是利用修整接收到的电磁振荡信号而产生该振荡信号。
6、如权利要求1所述的识别代码传送电路装置，其特征在于所述的存储装置由一存储器，一地址产生器及一输出逻辑控制电路所组成，射频识别标签的识别代码储存于该存储器中。
7、如权利要求6所述的识别代码传送电路装置，其特征在于所述的存储器为一非挥发性存储器。
8、如权利要求6所述的识别代码传送电路装置，其特征在于所述的地址产生器，会依序产生该存储器的各位地址，使得储存于该存储器中的数据可以依序一一送出。
9、如权利要求6所述的识别代码传送电路装置，其特征在于所述的输出逻辑控制电路，是将自该存储器传来的识别代码转换为无线电波传送的格式，以便于利用射频方式传送。
10、一种识别代码传送的电路装置，应用于射频识别标签中控制识别代码的传送，其特征在于包含：
一时序电路，产生一时序信号；
一存储装置，与该时序电路电连接，并储存射频识别标签的识别代码；
一计数器，与该时序电路电连接，并输出一计数值；
一随机数列产生器，与该时序电路电连接，且由线性反馈移位寄存器配合组合逻辑电路组成，并利用该射频识别标签的特有的识别代码来选择该移位寄存器的位顺序，并进而输出一随机数值；以及
一比较器，分别电连接该计数器及该随机数列产生器的输出端，用以比较该计数值及随机数值是否相同，若两数值相同时即提供一致能控制信号使该存储装置响应该控制信号而将其内的识别代码传送至该射频识别标签的信号发送装置中，将信号通过射频方式发送出去。
11、一种识别代码传送方法，应用于射频标签中，用以控制识别代码传送，其特征在于包括下列步骤：
因应射频识别标签的阅读机的电磁波信号，使射频识别标签产生时序振荡信号；
根据该时序振荡信号开始计数，产生一计数值；
在计数值起算时，利用每个射频识别标签的特有的识别代码来选择一移位寄存器的位顺序，以使该移位寄存器产生一随机数值，且该随机数值不能大于最大计数值；以及
该每一计数值代表一工作区间，当计数值数到与随机数值相同时，才能使识别代码在该工作区间输出。
12、如权利要求11所述的识别代码传送方法，其特征在于所述的计数值是由1到M的整数，数完后从头再开始数，其中M是大于1的正整数。
13、如权利要求11所述的识别代码传送方法，其特征在于所述的随机数值并不重置，以便产生最大乱度的效果。
14、如权利要求11所述的识别代码传送方法，其特征在于所述的工作区间的时间长短是设置成足够连续传送二次以上的识别代码。
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