CN1858770A - 基于802.11b的RFID装置 - Google Patents

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Abstract

基于802.11b的RFID装置，包括微处理器(1)、基于802.11b的无线通信模块(2)、复位电路(3)、实时钟(4)、晶振(5)、存储器(6)、阅读器(7)、电源管理(8)、标签(9)及蜂鸣器和系统总线扩展；该终端集成了嵌入式操作系统——uClinux、ARM结构CPU硬件平台、RFID射频装置和802.11b的无线通信协议等。阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活，将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理，存储在用户数据保存区，最后通过802.11b无线通信协议批处理的将数据传输到用户的PC机上做进一步的分析处理。该装置可广泛应用于商业零售、生产制造和装配、物流仓储、医疗保健、道路自动收费等移动作业电子标签信息采集。

Description

基于802.11b的RFID装置
                          技术领域
本发明属于电子数据处理技术领域，特别涉及一种无线射频识别装置。
                          背景技术
802.11b是国际上通用的一种无线通信协议。RFID(Radio FrequencyIdentification)即“无线频率识别技术”，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号，采用非接触方式，可自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预。作为条形码的无线版本，RFID系统具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量较大、存储信息更改自如等优点，可工作于各种恶劣环境。其应用将将极大地降低物品的物流运输和库存管理的费用，给零售、物流等产业带来革命性变化。
RFID技术利用无线射频方式在阅读器和标签(射频卡)之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。在国外，射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，几乎涉猎到人们生活的每一点。如何在低成本的前提下，及时准确的获取产品信息，保证通讯的实时性和通讯费用的低廉性，成为各民用消费品生产企业及物流仓储迫切需要解决的问题之一。
RFID通过硬件技术、软件技术以及二者的有机结合，通过无线射频技术实现了物品信息的获取、译码、通信等自动识别功能。大大降低了物品的物流运输及库存管理的费用。目前具有自主知识产权产品的企业非常少，总数不超过35家，并且价格高、通讯费用高、操作不易，而且其要求配置条件较高，对使用者的素质要求较高，不适合我国国情。
                            发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、费用低的RFID装置。该装置的阅读器、天线与标签所构成的RFID系统，除了应具备以上介绍的通用性能外，还结合我国国情，采用802.11b的无线通信协议，填补国内无线射频系统利用802.11b技术进行无线通讯的空白；该系统既能在供应链中对货品提供高效与详尽的控制，又能使供应链的透明度大大提高，实时的追踪供应链任何地方的物品，同时消除了以往各环节上的人工错误，操作简便，用户可以轻松上手。
本发明包括微处理器、基于802.11b的无线通讯模块、复位电路、实时钟、晶振、存储器、阅读器、电源管理、标签及蜂鸣器和系统总线扩展；其中基于802.11b的无线通讯模块的端口对应连接微处理器的SPI-MOSI、SPI-MISO、SPI-CLK、SPI-INT、SPI-SS端口，复位电路的端口对应连接微处理器的RESET端口，实时钟的端口对应连接微处理器的SCL和SDA端口，晶振的端口对应连接微处理器的XTAL1、XTAL2端口，存储器的地址线端口对应连接微处理器的A1～A22端口，数据线端口对应连接微处理器的D0～D15端口，阅读器的端口对应连接微处理器的D0～D7、WE、OE、ALE端口，阅读器的输入端通过阅读器接口电路连接在微处理器上，蜂鸣器的输入利用CPU的GPIO口控制。FLASH存储器芯片中还固化有部分软件Firmware。
本发明是将无线射频技术、移动计算和802.11b无线通信技术相结合的高性能无线射频系统。阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活，将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理，存储在用户数据保存区，最后通过802.11b无线通信协议批处理的将数据传输到用户的PC机上做进一步的分析处理。
本发明集成了嵌入式操作系统——uClinux、ARM结构CPU硬件平台、RFID射频装置和802.11b的无线通信等。本发明成本低、操作简单，通过802.11b技术进行信息的无线传输，可移动性强、实时性高，填补了国内无线射频系统利用802.11b技术进行无线通讯的空白；主要用于销售末端的信息采集；配合后台数据管理和分析软件可以构建一套科学、智能的管理系统，特别适合产品库存及物流管理、商品分销及维修等分散、流动的场合；是使企业经营者迅速地掌握市场信息，进而形成正确决策，使企业在激烈的市场竞争中处于不败之地，取得更高的经济效益和社会效益的理想工具；可广泛应用于商业零售、生产制造和装配、物流仓储、医疗保健、道路自动收费等移动作业电子标签信息采集。
                        附图说明
附图1为本发明实施例的功能结构框图
附图2为本发明实施例的逻辑原理框图
附图3为本发明实施例的CPU原理图
附图4为本发明实施例的存储器原理图
附图5为本发明实施例的阅读器原理图
附图6为本发明实施例的802.11b无线模块BGW200原理图
附图7为本发明实施例的电源管理电路原理图
                       具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例进行具体说明：
参考附图1、2，本发明实施例包括微处理器(1)、基于802.11b的无线通讯模块(2)、复位电路(3)、实时钟(4)、晶振(5)、存储器(6)、阅读器(7)、电源管理(8)、标签(9)及蜂鸣器和系统总线扩展；其中基于802.11b的无线通讯模块(2)的端口对应连接微处理器的SPI-MOSI、SPI-MISI、SPI-CLK、SPI-INT、SPI-SS端口，复位电路(3)的端口对应连接微处理器的RESET端口，实时钟(4)的端口对应连接微处理器的SCL和SDA端口，晶振(5)的端口对应连接微处理器的XTAL1、XTAL2端口，存储器(6)的地址线端口对应连接微处理器的A1～A22端口，数据线端口对应连接微处理器的D0～D15端口，阅读器(7)的端口对应连接微处理器的D0～D7、WE、OE、ALE端口，阅读器的输入端通过阅读器接口电路连接在微处理器上，蜂鸣器的输入端连接在微处理器的P3.24端口上。
参考附图3～7，在本发明实施例中，基于802.11b的无线通讯模块(2)用于LPC2210系统与其他应用系统的双向通讯；复位电路(3)可完成系统上电复位；实时钟(4)用来给系统提供日期和时间，操作者可以获得当前的准确操作时间；晶振(5)为系统提供工作时钟，它通过CPU芯片内PLL电路倍频作为微处理器的工作时钟；存储器(6)中FLASH ROM部分可存放已调试好的用户应用程序、嵌入式操作系统或其他在系统掉电后需要保存的用户数据等；SDRAM部分作为系统运行时的主要区域，系统及用户数据、堆栈均位于SDRAM中；阅读器(7)用来读取及写入标签(9)中的信息，并将信息传送给LPC2210系统；标签(9)由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器与标签内部通过天线进行射频信号的传递；电源管理模块(8)给LPC2210及其他需要电源的外围电路供电；系统总线扩展引出了数据总线、地址总线和必须的控制总线，便于用户根据自身的特定需求，扩展外围电路。
本发明实施例所采用的元器件型号如下表所示：
元器件名称 型号  封装
CPU LPC2210  LQFP144
存储器 S71PL064JA0BAW0P  56BALL_FBGA
时钟芯片 X1208V8I  TSSOP8
复位芯片 IMP811SEUS-T  SOT-143
电源管理芯片 SP6201-1.8  SOT23-5
电源管理芯片 SP6201-3.0  SOT23-5
电源管理芯片 SP6201-3.3  SOT23-5
电源管理芯片 SP6648  MSOP-10
光敏二极管 PD204-6C  LED
阅读器 RC500  TSSOP32
基于802.11b的无线通讯模块 BGW200  QUAD68
标签 MIFARE
本发明实施例已达到的功能和目标：
(1)阅读器通过射频信号采用非接触方式，无须人工干预；
(2)主机中数据存储器容量能够通过更换芯片实现动态扩展，基本配置为24M字节；
(3)支持节能设置。用户可设置自动关机时间、声音开/关等。开机状态下没有用户操作时，系统自动转入省电模式；在设定的时间内一直没有用户操作的话，系统会保存用户数据后自动关机以节能；
(4)可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便；
(5)能在供应链中对货品提供高效与详尽的控制，提高供应链的透明度，实时追踪定位供应链任何地方的附着标签的物体，消除了以往各环节上的人工错误。
(6)防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大；低功耗、电子抗干扰能力强、实时通讯、通信费用低；可工作于各种恶劣环境；
(7)标签上数据可以加密、存储数据容量较大、存储信息更改自如等优点。
具体技术指标：
系统 CPU  32-bit精简指令集RISC
存储器 RAM：8MBFLASH ROM：16MB
阅读器 标准 ISO/IEC 14443A
读取距离 100-300mm
标签 Mifare系列 ISO/IEC 14443A
无线通讯 接口 无线(不接触式)
标准 遵循802.11b标准
控制协议 半双工
通讯距离 100-300米
电源 主电池 碱性AA电池
主电池寿命 大约100小时(正常温度，背景光关，每10秒读取一次条形码)
备用电池 锂电池
尺寸和重量 尺寸 约为55(W)×140(L)×35(H)毫米
重量 约为182克(包含电池)
工作环境 温度 -5到50摄氏度
湿度 5％到95％非冷凝
防水防尘 IP54
摔落距离 120厘米(自由落体)

Claims (3)

1.基于802.11b的RFID装置，其特征在于：微处理器(1)、基于802.11b的无线通信模块(2)、复位电路(3)、实时钟(4)、晶振(5)、存储器(6)、阅读器(7)、电源管理(8)、标签(9)及蜂鸣器和系统总线扩展；其中基于802.11b的无线通信模块(2)的端口对应连接微处理器的SPI-MOSI、SPI-MISI、SPI-CLK、SPI-INT、SPI-SS端口，复位电路(3)的端口对应连接微处理器的RESET端口，实时钟(4)的端口对应连接微处理器的SCL和SDA端口，晶振(5)的端口对应连接微处理器的XTAL1、XTAL2端口，存储器(6)的地址线端口对应连接微处理器的A1～A22端口，数据线端口对应连接微处理器的D0～D15端口，阅读器(7)的端口对应连接微处理器的D0～D7、WE、OE、ALE端口，阅读器的输入端通过阅读器接口电路连接在微处理器上，蜂鸣器的输入端连接在微处理器的P3.24端口上。
2.根据权利要求1所述的基于802.11b的RFID装置，其特征在于：还包括阅读器、蜂鸣器和系统总线扩展；其中阅读器(7)的输入端通过阅读器接口电路连接在微处理器(1)上，蜂鸣器的输入端连接在微处理器(1)的P3.24端口上。
3.根据权利要求1所述的基于802.11b的RFID装置，其特征在于：所述存储器(6)FLASH芯片中还固化有部分软件Firmware。
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