CN1332512C - 射频识别技术中的防冲撞方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种射频识别技术中的防冲撞方法，其特点是包括以下步骤：一、读写器合理选取总的时隙数和给定指针值作为指令的参数发送给应答器；二、应答器根据指针值和自己序列号UID值，在时隙规定的时间段内发送自己的全部序列号UID值；三读写器检测应答器的序列号UID，并判断应答器的序列号UID是否冲撞；四读写器对检测到的没有冲撞的应答器发确认指令；五应答器收到确认指令后，经对比验证，给确定选中的应答器进行一对一通信的通信信道。本发明由于指令中标志多个变量，从而能适应各种情况且在较短时间内在读写器与应答器之间建立一对一的通路；同时由于增加确认和验证步骤，提高数据通讯的可靠性；本发明电路简单占用资源少且快速可靠，因此极为实用。

Description

射频识别技术中的防冲撞方法

技术领域

本发明涉及一种通信系统中确定数据信息交换通道的方法，尤其涉及一种射频识别技术中的防冲撞方法。

背景技术

随着科学技术的发展，通信系统的信息交换已应用于各行各业。

在数据信息交换的射频识别系统工作时，经常有一个以上的应答器同时处在读写器的射频作用范围内，射频识别系统要求读写器同时与多个应答器通信进行交换数据，即多路存取通信。

多路存取通信一般有四种不同的方法：空分多路(SDMA)法、频分多路(FDMA)法、时分多路(TDMA)法、码分多路(CDMA)法。使用这些典型的方法，将不间断的数据流传输给接收端，一次分配的通路容量可保持足够长的时间(例如一次通话的整个过程)，但对射频识别系统来说，必须使人们或设备感觉不到等待时间，同时必须可靠地防止由于应答器的数据在读写器中相互碰撞而不能读出或写入。

现有技术射频识别技术中的防冲撞方法主要有两种：

第一，比特防冲撞方法。比特防冲撞方法是通过读写器对应答器响应的序列号UID进行逐位检测，对有冲撞的比特位逐位设定相应值进行选取。由于比特防冲撞方法是逐位进行检测，因此在实际工作中存在的缺点是，若在应答器较多的情况下，逐位检测的比特防冲撞方法必然增加了反复询问、反复应答的次数，从而不仅工作速度较慢，并且占用电路资源较多；

第二，随机数防冲撞方法。随机数防冲撞方法有多种实现的方法，各方法之间的区别在于产生随机数的方法不同：如，通过上电复位时间、工作电压等电参数不同产生伪随机数，其缺点是，电路复杂，并且不排除两个应答器完全同步产生伪随机数的情况，由此产生无法区分这两个应答器的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频识别技术中的防冲撞方法，它采用时分多址法(TDMA)的防冲撞方法，能使读写器高效率地发觉并识别在读写器作用场内的多个应答器，并建立各自互不干扰的通信信道，从而实现了防冲撞的目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种射频识别技术中的防冲撞方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一，读写器根据应用场合的不同，合理选取总的时隙数，给定指针值，作为指令的参数发送给应答器；

步骤二，应答器根据指针值和自己的序列号UID值，在时隙规定的时间段内发送自己的全部序列号UID值；

步骤三，读写器检测应答器的序列号UID，并判断应答器的序列号UID是否冲撞；

步骤四，读写器对检测到的没有冲撞的应答器发一确认指令；

步骤五，应答器收到确认指令后，经对比验证，确定选中的应答器，且给予进行一对一通信的通信信道。

在上述的射频识别技术中的防冲撞方法中，其中，在所述的步骤二中，应答器发送回自己全部序列号UID值的具体步骤是，

2-1，应答器根据指针值和自己的序列号UID值，通过寄存器CRC计算出一个8bit(位)的数，

2-2，应答器根据总的时隙数，从这8bit(位)的数值中，取一段数值为自己的时隙数即逻辑地址，

2-3，应答器在此时隙数规定的时间段内发送自己的全部序列号UID值。

在上述的射频识别技术中的防冲撞方法中，其中，在所述的步骤三中，读写器检测并判断应答器序列号UID是否冲撞的具体步骤是，

3-1，读写器检测应答器的序列号UID，

3-2，读写器对检测到的应答器判断其序列号UID是否冲撞，

3-21，如果应答器序列号UID没有冲撞，则进入步骤四，

3-22，如果应答器序列号UID有冲撞，则进行以下步骤，

①改变指针值，根据需要改变总的时隙数，

②将修改后的时隙数和指针值再次作为指令的参数发送给应答器，

③重复第二步和第三步后，进行步骤四。

在上述的射频识别技术中的防冲撞方法中，其中，在所述的步骤四中，读写器给应答器发确认指令的具体步骤是，

4-1，读写器根据检测到的应答器的序列号UID值，算出一个8bit(位)的验证值，

4-2，读写器将算出一个8bit(位)的验证值随同确认指令一同发给应答器。

在上述的射频识别技术中的防冲撞方法中，其中，在所述的步骤五中，应答器收到确认指令和对比验证的具体步骤是，

5-1，应答器收到确认指令后，把读写器给出的验证值与应答器自己通过同一算法产生的验证值进行对比验证，

5-2，如果两验证值一致，则所属的应答器被选中，可以确定一对一的通信信道，进行数据的通讯和存储，

5-3，如果两验证值不一致，则不响应任务指令，并且取消中间状态进入初步状态。

本发明射频识别技术中的防冲撞方法由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.本发明由于在指令中标志多个包括指针、时隙数等多个变量，从而能适应不同位置的应答器的各种情况，提高防冲撞实现的时间，并且无论在应答器较多的情况下还是在应答器较少的情况下，都能在较短的时间内在读写器与应答器之间建立一对一的通路；

2.本发明由于增加了确认指令和反复验证步骤，从而提高了数据通讯的可靠性；

3.本发明由于在电路实现上简单合理，占用资源少，并且快速可靠，因此极为实用。

附图说明

通过以下对本发明射频识别技术中的防冲撞方法的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1是本发明射频识别技术中的防冲撞方法的框图；

图2是本发明射频识别技术中的防冲撞方法基本结构示意图；

图3是本发明射频识别技术中的防冲撞方法中指针值为十进制18的指针结构示意图；

图4是本发明射频识别技术中的防冲撞方法中指针值为十进制60的指针结构示意图；

图5是本发明射频识别技术中的防冲撞方法中指针值为十进制10的指针结构示意图。

具体实施方式

请参见图1所示，这是本发明射频识别技术中的防冲撞方法的框图。本发明射频识别技术中的防冲撞方法包括以下步骤：

步骤一，读写器根据应用场合的不同，合理选取总的时隙数，给定指针值，作为指令的参数发送给应答器；

步骤二，应答器根据指针值和自己的序列号UID值，在时隙规定的时间段内发送回自己的全部序列号UID值，其具体步骤是，

2-1，应答器根据指针值和自己的序列号UID值，通过寄存器CRC计算出一个8bit(位)的数，

2-2，应答器根据总的时隙数，从这8bit(位)的数值中，取一段数值为自己的时隙数即逻辑地址，

2-3，应答器在此时隙数规定的时间段内发送自己的全部序列号UID值；

步骤三，读写器检测应答器的序列号UID，并判断应答器的序列号UID是否冲撞，其具体步骤是，

3-1，读写器检测应答器的序列号UID，

3-2，读写器对检测到的应答器判断其序列号UID是否冲撞，

3-21，如果应答器序列号UID没有冲撞，则进入步骤四，

3-22，如果应答器序列号UID有冲撞，则进行以下步骤，

①改变指针值，根据需要改变总的时隙数，

②将修改后的时隙数和指针值再次作为指令的参数发送给应答器，

③重复第二步和第三步后，进行步骤四；

步骤四，读写器对检测到的没有冲撞的应答器发一确认指令，其具体步骤是，

4-1，读写器根据检测到的应答器的序列号UID值，算出一个8bit(位)的验证值，

4-2，读写器将算出一个8bit(位)的验证值随同确认指令一同发给应答器；

步骤五，应答器收到确认指令后，经对比验证，确定选中的应答器，且给予进行一对一通信的通信信道；其具体步骤是，

5-1，应答器收到确认指令后，把读写器给出的验证值与应答器自己通过同一算法产生的验证值进行对比验证，

5-2，如果两验证值一致，则所属的应答器被选中，可以确定一对一的通信信道，进行数据的通讯和存储，

5-3，如果两验证值不一致，不响应任务指令，并且取消中间状态进入初步状态。

下面根据实施情况，详细说明本发明的结构情况。

请参见图2所示，这是本发明射频识别技术中的防冲撞方法基本结构示意图。在通讯技术中，按照FCC(美国通讯委员会)标准，可以调制到读写器载波上的调制信号非常有限，因此采取基于timeslot的时隙协议，即读写器命令结束后的响应过程被划分为若干个时间段，规定应答器只能在其中一个时间段内响应命令，这个时间段称为该应答器的timeslot时隙；timeslot时隙的值取决于应答器的唯一序列号UID。

在图2中，RX是从读写器传输到电子应答器的命令或确认信号；TX是电子应答器对读写器命令的响应。应答器可用的timeslot时隙的数目(1，4，8，16，32，64，128 or 256)由读写器相关命令(如防冲突/选择Anticollision/Select，不选择读Unselected Read)的有关参数确定。读写器发出的另外一些命令(防冲突/选择Anticollision/Select，写Write，等待Halt)，应答器需要在检测到一个来自于读写器的确认信号验证正确后，这些命令才能执行。

在本实施例中，应答器是这样选定的：如果有几个应答器同时处于读写器的射频场范围之内，读写器必须决定哪一个应答器应对读命令做出响应，以及应当向应答器写入什么数据，这种选择由应答器的防冲突/选择命令(Anticollision/Select)完成，应答器在由防冲突/选择Anticollision/Select命令选定的timeslot时隙时间段内等待读写器的确认信号。在收到读写器有效的确认信号后，电子应答器才可以对读写器的进一步命令做出响应。

一个选中的应答器必须有效完成如下命令：选择读Selected Read、写Write、等待Halt；一旦应答器被选中，它将不再响应如下命令：防冲突/选择Anticollision/Select、不选择读Unselected Read。

在本实施例中，timeslot时隙的适当数量是这样选取的：上述的应答器可用的timeslot时隙的数目(1，4，8，16，32，64，128 or 256)由读写器相关命令(防冲突/选择Anticollision/Select，不选择读Unselected Read)的有关参数确定；如果进入读写器射频场范围内的应答器的数量远远超过设置的timeslots时隙的数量，就会出现大量冲突(即：两个以上的应答器在同一timeslot时间段内响应)，这样会导致只有少数的应答器被选中；相反，如果设置的timeslots时隙的数量很大，这时冲突当然会很少，射频场中几乎所有的电子应答器都会被选中；这种情况的缺陷是比较费时。

较适当的情况是，timeslots时隙的适当数量应是读写器射频场中电子应答器数量的两倍。如果无法估计射频场中电子应答器的数量，则可从一个较低的timeslots时隙数量开始，如果此时大量的冲突被读写器检测到的话，说明timeslots时隙的数量应该增加。

如果电子应答器的数量较多，另一种可行的方法是，通过防冲突/选择命令(Anticollision/Select)，每次只选中少量的应答器，等被选中的应答器的所有命令执行完毕直至设置应答器进入等待Halt模式后，再依次选中处于等待状态的其它应答器；如此处理顺序进行下去，直至不再有应答器响应读写器的防冲突/选择命令(Anticollision/Select)为止。这种方法的优点是可以减少冲突，因为每次选中的应答器的数量较少。

在本实施例中，通过Hashvalue指针计算Timeslot时隙的值。应答器对timeslot时隙的计算是通过Hashvalue指针实现的，Hashvalue指针包含在防冲突/选择Anticollision/Select和不选择读Unselected Read命令中。计算结果存储于8位寄存器timeslot register中。一旦应答器通过防冲突/选择命令Anticollision/Select被选中(应答器接收到一个有效的确认命令)，8位寄存器timeslot register的值也随之确定。寄存器timeslot register在上电复位时被预置为一常数，随后在任何时候均不会再被复位。

请参见图3所示，这是本发明射频识别技术中的防冲撞方法中指针值为十进制18的指针结构示意图。图中Hashvalue指针的值可以被看作是位地址，它总是指向应答器唯一序列号中8位连续数据的首位(从最低位开始)，图3中Hashvalue指针的值为18(十进制)。

请参见图4所示，这是本发明射频识别技术中的防冲撞方法中指针值为十进制60的指针结构示意图。如果以指针Hashvalue为首地址的8位序列号到达或超过序列号UID的最高位，即指针Hashvalue的值为57～63时，计算结果将向序列号UID低位数据顺延，形成一个闭环结构(wrap-around)。如图3所示，Hashvalue指针的值为十进制60。

在本实施例中，timeslot时隙的值是这样计算的：首先定义一个称为CRC8的8位寄存器，CRC8寄存器首先被预置为timeslot register的内容(寄存器timeslot register在上电复位时被预置为一常数)，然后，以指针Hashvalue为首地址的8位序列号依次被移入CRC8寄存器。如果timeslot的数目少于256(2⁸＝256)，那么timeslot时隙的值便取以寄存器CRC8中从低位开始的相应数目的数据作为结果，如timeslot的数目为16(2⁴＝16)，那么该应答器timeslot时隙的值应取寄存器CRC8的低4位。

在实际应用中，序列号是随机分配的。为了随机分配序列号，最好的办法是从Hashvalue指针的0值开始，每来一次防冲突/选择Anticollision/Select命令，Hashvalue指针的值便增加8，达到56后，重新给定下一次命令的起始值；若下一个起始值定义为4，同样每来一次防冲突/选择Anticollision/Select命令，Hashvalue指针的值便增加8，直到60后，重新给定再下一次命令的起始值；比如下一个起始值定义为2，同样每来一次防冲突/选择Anticollision/Select命令，Hashvalue的指针值便增加8……如此循环。

在本实施例中，确认信号值是这样计算(请参见图5所示)：为了使读写器在发出防冲突/选择Anticollision/Select、写Write、等待Halt命令后，并且应答器的应答结束后，读写器能够响应一个有效的确认信号，寄存器CRC8的值首先被预置为常数。然后8位序列号依次移入CRC8寄存器。相应的8位数据中首位数据的地址应为：hashvalue+8(因为确认信号之前肯定有一命令)。

只有当应答器的计算结果与读写器发出的确认信号字节相匹配时，对应的命令才被应答器执行；如：在防冲突/选择命令中应答器被置为选中状态，写命令开始执行写操作，以及执行Halt命令将应答器置为Halt状态。图5中指针hashvalue为10(十进制)时，产生确认信号的CRC8寄存器的初始值的起始位为指针hashvalue+8。

综上所述，本发明射频识别技术中的防冲撞方法由于在指令中标志多个变量，从而能适应应答器位置不同的各种情况，提高防冲撞实现的时间，能在较短时间内在读写器与应答器之间建立一对一的通路；同时，由于增加确认指令和反复验证步骤，提高了数据通讯的可靠性；并且电路实现简单合理占用资源少，且快速可靠，因此极为实用。

Claims (5)

1.一种射频识别技术中的防冲撞方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，读写器根据应用场合的不同，合理选取总的时隙数，给定指针值，并将该指针值作为指令的参数发送给应答器；

步骤二，应答器根据指针值和自己的序列号UID值，在时隙规定的时间段内发送自己的全部序列号UID值；

步骤三，读写器检测应答器的序列号UID，并判断应答器的序列号UID是否冲撞；

步骤四，读写器对检测到的没有冲撞的应答器发一确认指令；

步骤五，应答器收到确认指令后，经对比验证，确定选中的应答器，且给予进行一对一通信的通信信道。

2.如权利要求1所述的射频识别技术中的防冲撞方法，其特征在于：在所述的步骤二中，应答器发送回自己全部序列号UID值的具体步骤是，

2-1，应答器根据指针值和自己的序列号UID值，通过寄存器CRC计算出一个8位(bit)的数，

2-2，应答器根据总的时隙数，从这8位的数值中，取一段数值为自己的时隙数即逻辑地址，

2-3，应答器在此时隙数规定的时间段内发送自己的全部序列号UID值。

3.如权利要求1所述的射频识别技术中的防冲撞方法，其特征在于：在所述的步骤三中，读写器检测并判断应答器序列号UID是否冲撞的具体步骤是，

3-1，读写器检测应答器的序列号UID，

3-2，读写器对检测到的应答器判断其序列号UID是否冲撞，

3-21，如果应答器序列号UID没有冲撞，则进入步骤四，

3-22，如果应答器序列号UID有冲撞，则进行以下步骤，

①改变指针值，根据需要改变总的时隙数，

②将修改后的时隙数和指针值再次作为指令的参数发送给应答器，

③重复第二步和第三步后，进行步骤四。

4.如权利要求1所述的射频识别技术中的防冲撞方法，其特征在于：在所述的步骤四中，读写器给应答器发确认指令的具体步骤是，

4-1，读写器根据检测到的应答器的序列号UID值，算出一个8位的验证值，

4-2，读写器将算出一个8位的验证值随同确认指令一同发给应答器。

5.如权利要求1所述的射频识别技术中的防冲撞方法，其特征在于：在所述的步骤五中，应答器收到确认指令和对比验证的具体步骤是，

5-1，应答器收到确认指令后，把读写器给出的验证值与应答器自己通过同一算法产生的验证值进行对比验证，

5-2，如果两验证值一致，则所属的应答器被选中，可以确定一对一的通信信道，进行数据的通讯和存储，

5-3，如果两验证值不一致，则不响应任务指令，并且进入初步状态，即步骤一。

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