CN204706053U - 同时具有交互功能和nfc支付功能的rfid标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，包括嵌入式微控制器、2.4GHz射频复用天线、NFC天线、SIM卡芯片、接口电路、电池、功能电路；所述功能电路包括键盘和显示屏；所述嵌入式微控制器分别与所述2.4GHz射频复用天线、NFC天线、接口电路、键盘、显示屏、电池相连；所述NFC天线的前端CLF芯片的SWIO引脚与SIM卡芯片的C6脚连接。本实用新型RFID标签可应用于同时需要身份识别、交互、支付的应用领域，如：中国电信“翼支付”、“翼校通”应用，或其它校园考勤，课堂交互，电子支付的一卡通应用。

Description

同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签

技术领域

本实用新型涉及射频识别领域，具体地，涉及一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签。

背景技术

射频识别即RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术频段范围常见的有低频(125KHz～134.2KHz)、高频(13.56MHz)、超高频(900MHz)，微波(2.4GHz)等技术。各种RFID频段适用于不同的作用距离，为了实现远距离感知(10米以上)，需要采用微波段2.4GHz的工作频率。

目前，RFID标签主要的功能是无线感知(标签ID的读取)，消费功能。在RFID标签上配置越来越多的电路，有源RFID标签上通常配置一次性封装的电池，由此可以实现更多的功能。近场通讯技术(NFC)是指近距离无线通讯技术。是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在4厘米内交换数据。此技术被广泛应用企业考勤，校园一卡通、公交储值卡、停车场、小区管理等场所。主要应用于门禁系统、考勤系统、电梯刷卡控制系统、班车管理，仓储管理系统等；节能环保类应用如：水控管理系统、温控管理系统、电控管理系统等领域。

在实际使用过程中由于近场通讯技术本身的技术特性，使其具有通讯作用区域可控制、通讯双方对象明确等优点，可以广泛用于支付，身份认证等领域。

目前的RFID标签功能单一，很多使用场合都亟需一种多功能的RFID标签以便实现真正的“一卡通”。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型中考虑到校园等使用场景的需要，提出了利用RFID标签进行交互功能，满足诸如课堂上利用RFID标签进行交互式教学需求；同时在卡内集成了NFC(近场通讯)消费功能，使得该RFID标签可以在诸如电信“翼支付”卡消费机具的使用。与其它RFID标签相比，首次在RFID标签中集成了交互功能和NFC SWP的消费功能。一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，可以同时实现交互、NFC支付，身份感知功能。

根据本实用新型提供的一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，包括嵌入式微控制器、2.4GHz射频复用天线、NFC天线、SIM卡芯片、接口电路、电池、功能电路；

所述功能电路包括键盘和显示屏；

所述嵌入式微控制器分别与所述2.4GHz射频复用天线、NFC天线、接口电路、键盘、显示屏、电池相连；所述NFC天线的前端CLF芯片的SWIO引脚与SIM卡芯片的C6脚连接。

可选的，还包括一卡槽，所述SIM卡芯片的C6脚通过所述卡槽与所述NFC天线的前端CLF芯片的SWIO引脚相连。

可选的，所述显示屏为电子墨水屏。

可选的，所述显示屏为液晶屏。

可选的，所述NFC天线粘贴在标签的外壳内表面上，工作频率为13.56MHz，所述NFC天线还通过一无线充电电路分别与所述嵌入式微控制器、电池相连。

可选的，所述电池为可充电电池。

可选的，所述功能电路还包括LED提示灯，所述LED灯与所述嵌入式微控制器相连。

可选的，所述功能电路还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述嵌入式微控制器相连。

可选的，所述2.4GHz射频复用天线包括RF感知信道和RF交互信道，所述RF感知信道和RF交互信道分别与所述嵌入式微控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型一方面引入了射频2.4GHz天线的复用信道，通过该复用的两个信道，公用一个2.4GHz天线，分别可以实现身份感知功能和交互功能，进而通过嵌入式处理器实现两种功能之间的切换，另一方面还引入了NFC的SWP协议近场支付功能，使得同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签像智能手机一样可以支持“翼支付”等第三方支付平台。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为可选实施例中的一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签的原理框图；

图2为可选实施例中的一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签中NFC天线与SIM卡芯片的局部连接图；

图3为可选实施例中的一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签正面功能示意图；

图4为可选实施例中的另一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签的原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本发明的目的在于：提供一种兼容现有翼校通系统的并且实现13.56MHz和2.4G频段的非接触卡。近场通讯技术(NFC)是指近距离无线通讯技术。是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在4厘米内交换数据。此技术被广泛应用企业考勤，校园一卡通、公交储值卡、停车场、小区管理等场所。主要应用于门禁系统、考勤系统、电梯刷卡控制系统、班车管理，仓储管理系统等；节能环保类应用如：水控管理系统、温控管理系统、电控管理系统等领域。

在实际使用过程中由于近场通讯技术本身的技术特性，使其具有通讯作用区域可控制、通讯双方对象明确等优点，可以广泛用于支付，身份认证等领域。NFC具有以下几个优点：首先NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次，NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。

根据本实用新型提供的一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，如图1所示，包括嵌入式微控制器、2.4GHz射频复用天线、NFC天线、SIM卡芯片、接口电路、电池、；所述功能电路包括键盘和显示屏。

所述嵌入式微控制器分别与所述2.4GHz射频复用天线、NFC天线、接口电路、键盘、显示屏、电池相连；所述NFC天线的前端CLF芯片的SWIO引脚与SIM卡芯片的C6脚连接。本实施例采用了如《微计算机应用》第31卷第4期“一种CLF芯片与SIM卡芯片连接的方法”中公开的一种新的CLF芯片与SIM卡芯片连接方式。采用新的调制解调方式，实现单线连接NFC与SIM卡以及它们之间的全双工通信。

作为一种实施例，还包括一卡槽，所述SIM卡芯片的C6脚通过所述卡槽与所述NFC天线的前端CLF芯片的SWIO引脚相连。

作为一种实施例，所述显示屏为电子墨水屏。

电子墨水是一种革新信息显示的新方法和技术。像多数传统墨水一样，电子墨水和改变它颜色的线路是可以打印到许多表面的，从弯曲塑料、聚脂膜、纸到布。和传统纸差异是电子墨水在通电时改变颜色，并且可以显示变化的图象，像计算器或手机那样的显示。但其优势是仅在显示的图像需要改变时耗电，显示静态图像时无需耗电，既代替了传统的书写或标刻，又具有可改写性。

所述嵌入式微控制器在本实施例中具有计算功能，通过所述键盘的输入以及所述显示屏的显示，所述标签可以作为简单的计算器使用。

作为一种实施例，所述显示屏为液晶屏。由于能耗的限制，液晶屏仅用作简单信息的显示。如教学互动中，学生手持标签，在通过按键输入所选答案后，液晶屏将该所选答案显示出来以便学生查看。或在标签用于支付时，该液晶屏显示支付金额和/或余额信息。

作为一种实施例，如图4所示，所述NFC天线粘贴在标签的外壳内表面上，工作频率为13.56MHz，所述NFC天线还通过一无线充电电路分别与所述嵌入式微控制器、电池相连。本实施例中通过天线复用以高频13.56MHz的天线可以用作实现NFC刷卡消费等功能，通过2.4GHz复用的两个信道可以用作实现答题、考勤等功能。所述NFC天线也是复用天线，可以实现刷卡消费的同时，也可以通过所述无线充电电路实现无线充电功能。

作为一种实施例，所述电池为可充电电池。

作为另一种实施例，所述功能电路还包括LED提示灯，所述LED灯与所述嵌入式微控制器相连。所述LED提示灯用作简单的信号提示。在教学互动的使用场景中，教师向学生的标签发射提问信号，该学生的标签LED提示灯闪烁或点亮提示答题，在学生通过键盘输入答案后该LED提示灯灭灯。

作为一种实施例，如图4所示，所述功能电路还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述嵌入式微控制器相连。该蜂鸣器与所述LED提示灯作用类似，在教学互动的使用场景中，教师向学生的标签发射提问信号，该学生的标签的所述蜂鸣器鸣响提示答题，在学生通过键盘输入答案后该蜂鸣器停止鸣响。作为蜂鸣器的另一种用途，学生在找不到标签时，向该标签发送鸣响信号，使得所述蜂鸣器鸣响，从而获知该标签是否在身边，有利于寻找可能丢失的标签。

作为一种实施例，所述2.4GHz射频复用天线包括RF感知信道和RF交互信道，所述RF感知信道和RF交互信道分别与所述嵌入式微控制器连接。

NFC天线与SIM卡芯片的局部连接关系如图2所示，在RFID标签中实现NFC功能，实现方式如下：在标签中安装SIM卡芯片，在标签电路板上设置NFC的前端CLF芯片，CLF的供电由电路板提供。SIM卡芯片的C4和C8引脚不使用，将SIM卡芯片的C6脚与CLF芯片的SWIO脚连接，同时将CLF芯片的工作模式设置为标签工作模式，CLF的天线管脚与NFC天线连接，NFC天线工作频率13.56MHz，天线粘贴在RFID标签外壳的内表面上。

如图3所示，除了NFC功能，本实用新型还同时具有身份感知及交互功能的RFID标签，可应用于同时需要身份识别、交互、支付的应用领域，如：校园卡用于校园卡作远距离考勤，应用于培训教学作课堂交互式问答，至少包括射频2.4GHz复用信道、2.4GHz天线、嵌入式处理器、键盘、显示器和电池，所述嵌入式处理器分别与所述射频2.4GHz复用信道、键盘、显示器、电池连接其中。

所述2.4GHz射频复用天线的信道包括RF感知信道和RF交互信道，所述RF感知信道被配置成实现身份感知工作模式，所述RF交互信道被配置成实现交互通讯工作模式，在身份感知工作模式中，所述RF感知信道至少用以向外部终端发送ID信息；在交互通讯工作模式中，所述RF交互信道至少用以实现与外部终端之间通讯数据的双向传输；

所述嵌入式处理器至少用以：

响应所述键盘的输入，配置所述2.4GHz射频复用天线的工作模式；

2.4GHz射频复用天线的复用信道工作在感知模式下，控制所述射频2.4GHz信道发送ID数据；

2.4GHz射频复用天线的复用信道工作在交互模式下，控制所述射频2.4GHz信道发送和接收数据；

响应所述键盘的输入，将相关内容显示在所述的显示屏上；

将所述2.4GHz射频复用天线与外部终端之间双向传输的信息传输至所述显示器。

所述显示屏用以显示所述2.4GHz射频复用天线与外部终端之间双向传输的信息。

有关所述嵌入式处理器，本实施例中，所述嵌入式处理器的型号可选为“ARM”7系列,该嵌入式处理器的SPI接口分别与所述2.4GHz射频复用天线以及13MHz的NFC天线连接，通过电源接口与所述备份电池连接，通过液晶驱动接口与所述显示屏连接，通过GPIO接口与所述键盘上的按键连接。对于两个复用天线的切换功能，可以在键盘上设置具体的按键，按下或者拨动该按键嵌入式处理器就会做相应的操作。

有关所述2.4GHz射频复用天线的复用信道、2.4GHz射频复用天线以及NFC天线，应认为，只要起到类似作用，即使是不同频段，也可视作本实用新型等同的手段之一，通过高频13.56MHz的NFC天线可以用作实现NFC刷卡消费等功能，通过2.4GHz射频复用天线复用的两个信道可以用作实现答题、考勤等功能；本实用新型设计了一种全新的RFID标签结构，能够实现校门2.4G考勤、教室2.4G答题，NFC消费等功能。比如，请参考图3，当2.4GHz射频复用天线行交互通讯工作模式，可以用来实现答题功能，嵌入式处理器响应键盘的答题选择，并将答题选择通过2.4GHz射频复用天线传输至上位机，以完成答题过程。

所述显示屏用以显示所述2.4GHz射频复用天线与外部终端之间双向传输的信息。本实施例采用了LCD。当然，其他可用于显示的设备都是本实用新型保护的范围之内的可选方案之一。

在本实用新型RFID标签的基础上，进而可以实现RFID标签的答题功能。当然，应明确，其功能性的应用并非仅限于答题而已，只要是利用了其交互功能所进行的任何具体应用，都是本实用新型力求保护的方案之一。

所述键盘至少包括了若干数字键、若干字母键、确认键、两个方向键和若干功能键，分别与嵌入式处理器的“GPIO”接口连接。进一步具体来说，设有A～F，0～9，CE/电源功能复合键，OK，Fn，<-/->翻屏键，其中0键可以做模式选择，选择逐个作答或者集中作答，而且设有抢答键，学生可作抢答。

各部分功能如下：

1、A～F：选择题答案，可做多选；

2、0～9：填空题作答答案；

3、“CE”：答题器开关；

4、“OK”：答题完毕后按OK键发送；

5、设有抢答键，学生可作抢答；

6、“Fn”：辅助功能按键；

7、向上：答题时，用来显示上一题；

8、向下：答题时，用来显示下一题；

9、显示屏：能够显示题号、答题的状态是否完成以及所选的答案；

10、0键可以做模式选择，选择逐个作答或者集中作答。

依据其功能，本实施例的上位机以及嵌入式处理器可做进一步的设置和编程，本实施例不做进一步展开。可见，通过引入了键盘与显示屏，为答题的输入操作和可视化反馈提供了硬件基础，学生可以通过按键输入结果，进而由嵌入式处理器接收，接收后一方面可以通过显示屏实现显示反馈，另一方面可以利用2.4GHz射频复用天线的复用信道将输入的信息反馈给上端机，上位机自会根据预编程的软件来进行处理，嵌入式处理器还能接受上位机的信息反馈给所述显示屏；

综上所述，本实用新型至少具备以下有益效果：

1、RFID标签中，利用NFC天线的SWP协议将NFC的前端芯片和SIM卡芯片的C6脚单线连接，方便地实现了NFC天线的近场支付功能，在不使用手机复杂电路下，就实现了NFC功能；

2、本实用新型通过射频2.4GHz射频复用天线的复用信道和2.4GHz射频复用天线，分别可以实现身份感知功能和交互功能，进而通过嵌入式处理器实现两种功能之间的切换；

3、RFID标签中，引入了键盘与显示屏，为输入操作和可视化反馈提供了硬件基础，操作人员可以通过按键输入信息，进而由嵌入式处理器接收，接收后一方面可以通过显示屏实现显示反馈，另一方面可以利用2.4GHz射频复用天线的复用信道将输入的信息反馈给上位机，上位机自会根据预编程的软件来进行处理，嵌入式处理器还能接受上位机的信息反馈给所述显示屏。

4、由于在卡中整合的部件、电路增多，现有的供电模式可能无法满足要求，本实用新型还可以将高频13.56MHz的NFC天线复用作为无线充电的线圈，进而配合无线充电电路和可充电的电池，通过无线供电满足供电需求。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (9)

1.一种同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，包括嵌入式微控制器、2.4GHz射频复用天线、NFC天线、SIM卡芯片、接口电路、电池、功能电路；

所述功能电路包括键盘和显示屏；

所述嵌入式微控制器分别与所述2.4GHz射频复用天线、NFC天线、接口电路、键盘、显示屏、电池相连；所述NFC天线的前端CLF芯片的SWIO引脚与SIM卡芯片的C6脚连接。

2.根据权利要求1所述的同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，还包括一卡槽，所述SIM卡芯片的C6脚通过所述卡槽与所述NFC天线的前端CLF芯片的SWIO引脚相连。

3.根据权利要求1所述的同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，所述显示屏为电子墨水屏。

4.根据权利要求1所述的同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，所述显示屏为液晶屏。

5.根据权利要求1所述的同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，所述NFC天线粘贴在标签的外壳内表面上，工作频率为13.56MHz，所述NFC天线还通过一无线充电电路分别与所述嵌入式微控制器、电池相连。

6.根据权利要求1所述的同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，所述电池为可充电电池。

7.根据权利要求1-6任一所述的同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，所述功能电路还包括LED提示灯，所述LED灯与所述嵌入式微控制器相连。

8.根据权利要求1-6任一所述的同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，所述功能电路还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述嵌入式微控制器相连。

9.根据权利要求1-6任一所述的同时具有交互功能和NFC支付功能的RFID标签，其特征在于，所述2.4GHz射频复用天线包括RF感知信道和RF交互信道，所述RF感知信道和RF交互信道分别与所述嵌入式微控制器连接。