TWI381318B - 具有欄位解譯陣列之組合式條碼掃描器及射頻識別讀取器 - Google Patents

Description

具有欄位解譯陣列之組合式條碼掃描器及射頻識別讀取器

本發明大體而言係關於電子讀取一物件之器件。更特定言之，本發明係關於一種使用新穎欄位解譯陣列之組合式條碼掃描器及射頻識別(RFID)讀取器。

在此領域中，吾人熟知將使用條碼及/或RFID電路之識別標籤置放於物體上從而使得物體較容易被識別。舉例而言，條碼標籤可由一光源掃描且來自條碼之反射光的不同強度產生一關於編碼於條碼內之資訊的訊號。類似地，RFID標籤可由一射頻(RF)訊號讀取並將一對應於關於該物件之資訊的經編碼RF訊號傳輸回讀取器。

美國專利第6,264,106號及第5,382,784號揭示了用於組合式條碼掃描及RFID標籤讀取之電子電路及器件。美國專利第5,382,784號涉及將一條碼掃描器與一RFID讀取器組合於單一器件中，且使一來自該RFID讀取器之輸出訊號與一來自該條碼掃描器之輸出訊號相容的基本問題。美國專利第6,264,106號處理了將一RFID讀取器添加至一現有條碼掃描器之問題。美國專利第6,264,106號使用兩種不同的處理電路，其每一者各針對條碼掃描器及RFID電路。

當條碼及RFID讀取器掃描其各自之標籤時，其均將資料作為一單行資訊而接收並傳遞，例如"John Smith25JonesAvButteMT32150"。此行意為"姓名：John Smith街道：25 Jones Av城市：Butte州：MT zip：32150"。該等資料行正變得愈來愈詳盡，尤其對於RFID標籤而言。對最終使用者而言存在將此資料拆分入解譯欄位的需要，其便於節省藉由手動或以鍵盤敲擊將資料重複輸入表格的時間。更重要地，將此資料拆分入解譯欄位將藉由消除目前技術水平所要求之手動輸入步驟來降低錯誤風險。

因此，需要提供一種包括一條碼掃描器及一RFID讀取器兩者之器件，該器件自可用標籤中掃描資料並接著將其如同在鍵盤上打字般輸入主機。

本發明在於一種組合式條碼掃描器及射頻識別(RFID)讀取器裝置中，其包含一微處理器控制單元、一電子地連接至該微處理器控制單元之RFID模組、一電子地連接至該微處理器控制單元之條碼模組、一電子地連接至該微處理器控制單元之主機介面。該微處理器控制單元使用一欄位解譯陣列(FIA)來將資料剖析為離散的資料欄位。該FIA包含如下識別符：欄位序號、欄位位址、欄位長度、欄位標頭、以及欄位標尾。該RFID模組包含一天線、一射頻(RF)放大器及一讀取器模組。該條碼模組包含一相機模組及一成像模組。

該主機介面允許該裝置與一主機電腦間之資訊交換。該主機介面可包含一RS－232介面、一USB介面、一PS/2介面或任何其他已知的將電子器件連接至電腦之模式。

一使用者介面電連接至微處理器控制單元且可包含一觸發器、一LED燈及/或一可聽見之警報器(如一鳴音器)。該觸發器可包含一多位置器件，其中每個位置指示以下功能之至少一者：將該裝置置於程式化模式中；操作條碼模組；操作RFID模組；及交替操作條碼模組與RFID模組兩者。該LED燈可由單個雙色LED燈或多個雙色LED燈組成。

該RS－232介面由一收發器組成，該收發器將接收自主機電腦上一串列埠之標準RS－232電壓位準訊號轉換成TTL電壓訊號以傳輸至微處理器控制單元上之一TTL串列介面。該USB介面經由一模擬一串列介面以及一鍵盤介面之USB埠與主機通信。USB介面將來自微處理器控制單元之TTL電壓訊號的資料轉換成一USB相容之電壓訊號以傳輸至主機電腦。該PS/2介面為包含一十六進制緩衝器及一類比開關的鍵盤開關。

在RFID模組中，讀取器模組藉由穿過天線之訊號來選擇、讀取及寫入RFID標籤。RF放大器包含一電源、一傳輸器及一接收器。該接收器包含第一及第二訊號匹配電路、一訊號放大器及一被動式濾波器。該接收器包含一包封檢測器(envelope detector)、一被動式濾波器、一主動式濾波器及一比較器電路。

本發明最顯著之優點之一在於其增強的表格填充能力，藉此消除了手動轉錄之錯誤，且對於同樣事物而言節省了時間，然而本發明之其他特徵及優勢將自以下與所附圖式相聯繫之較為詳細之描述而變得顯著，該等圖式以實例說明本發明之原理。

如圖中為說明之目的所示，本發明係關於一組合式條碼掃描器及射頻識別(RFID)讀取器器件。器件10之一形式在圖1－3中說明，其描述一手持式器件，該器件具有一自其延伸、用於連接至主機之線纜12，據以下將描述，線纜12之末端擁有幾種連接介面之一。

如圖4所示，器件10內部所含有之組合式條碼掃描器及RFID讀取器裝置20是完全模組化的，其具有可升級之硬體及韌體組件。裝置20包括一完全整合的RFID模組30及一完全整合的條碼掃描器模組40。裝置20包括三個用以與主機24通信之主機介面22連接器。該等主機介面22連接器包括一RS－232連接器22a；一USB連接器22b；及一PS/2鍵盤連接器22c。

微處理器控制單元26不處理資料，其僅經由適當的主機介面22將資料轉發至主機電腦24。欄位解譯陣列(FIA)控制器自主機電腦接受組態資料，該等資料由用以輸出掃描所得資料之模板組成。FIA達到雙重之目的：(1)如何在陣列中儲存資料；及(2)如何輸出儲存於陣列中之資料。欄位解譯陣列為以下格式：欄位序號為欄位識別符。微處理器控制單元26將從欄位0起輸出掃描所得資料，掃描所得資料將依序與各欄位匹配，直至所有解譯欄位均已匹配。

欄位位址對應於微處理器控制單元26之掃描所得資料緩衝器中的位址。對於每一欄位序號而言，欄位位址為在微處理器控制單元26之緩衝器中的開始位置，該位置將發送至主機電腦24。

欄位長度對應於自欄位位址開始，以待輸出之位元組數計算的資料長度。微處理器控制單元26之掃描所得資料緩衝器中的資料將自欄位位址至欄位位址加欄位長度而依序輸出。

欄位標頭對應於一串將於每一欄位序號輸出之開始傳送的資料。標頭欄位指示當前解譯陣列欄位之開始。每一欄位序號可有一唯一之標頭。

欄位標尾對應於一串將於每一欄位序號輸出之末尾傳送的資料。此欄位指示當前解譯陣列欄位之終止。每一欄位序號有一唯一之標尾。

FIA代表自條碼及/或RFID標籤讀取之資訊如何被微處理控制單元26剖析且如何"楔"入其他資料格式。"楔"將資料發送至接受資料而不改變其他程式之一現有程式－－增強的表格填補。舉例而言，上述之資料欄位"JohnSmith25JonesAvButteMT32150＋121501"可被分解並傳送至主機電腦24，且"經解譯"的資料欄位可自動被插入一既存程式(如郵件合併(mail merge))的表格欄位中。

在一較佳實施例中，本發明經由安裝於裝置20中之韌體與軟體之組合而建構。建構可為100%韌體或100%軟體，然而本發明者發現韌體與軟體之組合最為有效。作為建構之一實例，本發明之FIA允許當一行資料被掃入時，在其中添加行欄位(姓名、街道、城市、州、zip)。對應於此等行欄位之資料("楔")隨後如以上所描述一般輸出。

FIA參數藉由主機電腦24而載入微處理器控制單元26。經由RS－232連接器22a或USB連接器22b之主機介面，FIA參數資料順序發送至微處理器控制單元26。

所有FIA資料將由以下格式輸出，其中H代表標頭，T代表標尾，且Fxl為欄位X中長L的資料。

o TNF_{N L} HN...T3F_{3 L} H3 T2F_{2 L} H2 TIF_{1 L} H1欄位N－－－－－－－－－－－－－－－－>欄位1

以下實例使用如下定義之解釋欄位0－4及RFID資料緩衝器：

自使用如上定義之FIA的微處理器控制單元26的輸出資料：

參看FIA及以上實例，欄位位址為一對於微處理器控制單元26之資料緩衝器的標示。

欄位位址無須連續。換言之，FIA中之欄位可跳至資料緩衝器中之不同位址。第一欄位可輸出緩衝器末端之資料，且下一欄位可輸出緩衝器開始處之資料。資料將與FIA相匹配直至最後的解譯陣列經解譯。如此之一直接結果為資料將總以欄位0開始之順序輸出。除經由標頭及標尾外，微處理器控制單元26不將欄位分割或定界。換言之，將為欄位0發送標頭、資料及標尾，接著欄位1接著欄位2。該實例描述資料如何傳送以欄位解譯模式發送至主機電腦24。

如圖4之方塊圖所示：裝置20包括與RFID模組30及條碼掃描器模組40建立介面之微處理器控制單元26。主機介面22連接器允許一方面之RFID模組30及/或條碼掃描器模組40與另一方面之主機電腦24之間的資訊交換。各種使用者介面28允許微處理器控制單元26告知使用者關於裝置20之操作情況，或允許使用者改變裝置20之操作模式。使用者介面28包括一觸發器28a、一LED燈28b或一可聽見之警報器或鳴音器28c。每一使用者介面28的狀態由微控制處理器控制單元26控制並由其監控。該裝置進一步包括一電源電路14，其根據裝置20中使用之積體電路模組30、40而定額。

在較佳實施例中，裝置20具有兩個多色LED燈28b。第一個LED燈28b指示裝置20正執行一掃描功能，例如掃描一條碼或讀取一RFID標籤。第二個LED燈28b指示一掃描或讀取功能是否成功。多色LED燈28b之顏色可為紅、綠或黃。同樣在該較佳實施例中，鳴音器28c經程式化以向使用者提供針對由裝置20所執行之任何操作的反饋。最常見地，鳴音器28c用於指示一成功讀取操作。

裝置20本身具有兩種操作模式：一觸發模式及一程式化模式。操作模式可由主機介面22之形式及/或一自使用者介面28接收之訊號兩者決定。對應於主機介面22之各種形式，裝置20具有三種主要組態。此等三種組態為RS－232介面22a，PS/2鍵盤介面22c及USB介面22b。USB介面22b可模擬一RS－232介面22a或一PS/2鍵盤介面22c。每個主機介面22亦包括以下操作模式之一或多者：RFID模組30處於觸發模式中；條碼掃描器模組40處於觸發模式中；RFID模組30處於程式化模式中；條碼掃描器模組40處於程式化模式中。

對應於使用者介面觸發器28a處於按下狀態之觸發模式將由RFID模組30及/或條碼掃描器模組40接收之資料經由適當的主機介面22輸出至主機電腦24。對應於使用者介面觸發器28a處於未壓下狀態之程式化模式將接受來自主機電腦24的指令，將其發送至RFID模組30或條碼掃描器模組40，且接著經由適當的主機介面22將響應傳回主機電腦24。

在較佳實施例中，當使用者按下觸發器28a時，裝置20進入觸發模式且裝置20交替搜尋RFID標籤或條碼。若RFID標籤或條碼中任一種被適當的模組30、40偵測到，資訊則會由適當的模組30、40自RFID標籤或條碼中讀取。只要觸發器28a被按下，微處理器控制單元26即會自動在使用RFID模組30讀取與使用條碼掃描器模組40讀取間交替，直至模組30與40之一或其兩者具有成功之資料讀取。而後微處理器控制單元26將使裝置20經由適當的主機介面22向主機電腦24輸出資料。在替代實施例中，觸發器28a之另外的位置可限制使用裝置20之哪一模組30、40來掃描尋找可用資訊源(即RFID標籤或條碼)。

在程式化模式中，主機電腦24使用各種指令以控制RFID模組30、條碼掃描器模組40或微處理器控制單元26。微處理器控制單元26為組合式條碼掃描器及RFID讀取器裝置20之主要控制器。微處理器控制單元26將資訊投送至RFID模組30及條碼掃描器模組40並自其投送資訊，將資訊投送至主機電腦24及自其投送資訊，且控制裝置20的指令路徑。

裝置20總處於程式化模式下，直至觸發器被按下。只要裝置20有電力，裝置20即總在不處於觸發模式下時處於程式化模式下。在程式化模式下，裝置20總在等待來自主機電腦24之指令。來自主機電腦24之指令有兩種類型：標籤指令及系統指令。標籤指令經由微處理器控制單元26發送至RFID模組30。系統指令由微處理器控制單元26處理。在程式化模式中，裝置20可向一RFID標籤進行寫入。

當處於觸發模式下時，裝置20將不對任何發自主機電腦24之指令予以響應。如果當裝置20正於程式化模式下執行一指令時觸發器28a被按下，則該指令將於裝置20進入觸發模式前執行。

條碼掃描器模組40將條碼影像解碼成ASCII資訊且在RS－232 TTL線路上傳輸該資訊。條碼掃描器模組40除解碼條碼影像外還能夠記錄低解析度影像。條碼掃描器模組可藉由觸發器28a或程式模式中執行之一特定操作協議而得以程式化。條碼掃描器模組40亦可藉由掃描某些條碼影像而得以程式化。RS－232控制訊號被用來調節來自條碼掃描器模組40之通信流。條碼掃描器模組40由安裝於器件10內之一相機模組42及一成像模組44組成。

RFID模組30處理所有與RFID標籤的通信。如圖4、6及7所示，RFID模組30由一讀取器模組32、一射頻放大器34及一天線36組成。射頻放大器34由一傳輸器50、一接收器60及一電源70組成。參考圖8，傳輸器50包含一第一匹配電路52、一放大器54、一被動式濾波器56及一第二匹配電路58。參考圖9，接收器60由一包封檢測器62、一被動式濾波器64、一主動式濾波器66及一匹配電路68組成。電源70由一濾波器電路72及可選之升壓調節器74組成。射頻放大器34將讀取器模組32連接至天線36。射頻放大器34之傳輸器50自讀取器模組32接收輸入且將彼輸出傳輸至天線36以產生射頻訊號。射頻放大器34之接收器60偵測任何由天線36取得的射頻訊號。此等輸入的射頻訊號經調變以傳送存儲於被讀取的RFID標籤中之資訊。隨後接收器60將接收到之射頻訊號傳送至讀取器模組32以便最終藉由適當的主機介面22投送至主機電腦。

如之前所描述，主機介面22可採用一RS－232連接器22A、一USB連接器22B及一PS/2連接器22C之形式。如圖5所示，PS/2連接器22c包括一鍵盤開關76、一鍵盤控制器78、一十六進制緩衝器82且可能包括一外部PS/2鍵盤80。PS/2介面22c允許微處理器控制單元26與主機電腦24通信。RS－232介面22a包括一行控制器，其建立串列TTL電壓訊號與標準RS－232電壓訊號間之介面。USB介面22b允許串列連接編碼入主機電腦24上之USB端點。USB介面22b中使用之匯流排為RS－232串列匯流排或PS/2鍵盤匯流排。

主機介面22用於在觸發模式下將條碼及RFID標籤傳送回主機電腦24，以及將指令傳送至RFID模組30及條碼掃描器40兩個方面。以RS－232介面22a組態操作之器件將連接至主機電腦之一串列埠。RS－232介面22a支持程式化與觸發兩種操作模式。在RS－232介面22a組態中，裝置20可自所包括的的一電源14接收電力，或自主機介面22之一接收電力。

在PS/2鍵盤介面22c組態中，裝置20將僅自主機介面22接收電力。裝置20將連接至主機電腦24之一PS/2埠。在此組態中僅支持觸發模式且RFID模組30及條碼掃描器模組40兩者均不能自主機電腦24接收資料。自RFID模組30或條碼掃描器模組40接收之所有資料將作為鍵盤資料(即，鍵擊)經由PS/2介面22c輸出至主機電腦24。藉由將每一位元組值映射至一在用於微處理器控制單元之韌體創建時決定的等效鍵擊，微處理器控制單元26將接收自RFID模組30或條碼掃描器模組40之資料轉換成鍵盤資料。

在USB介面22b組態中，裝置20將模擬PS/2鍵盤介面22c組態或RS－232介面22a組態。視所模擬的介面而定，USB組態中之軟體狀態將遵循相應的RS－232介面22a或PS/2介面22c組態之軟體狀態。舉例而言，若USB介面22b正模擬一RS－232介面22a組態，則軟體狀態將與RS－232介面22a組態等效。同樣地，若USB介面22b正模擬一PS/2介面22c，則軟體狀態將與PS/2介面22c等效。USB介面22b中之電力將總是自USB連接器提供。

當USB介面22b組態模擬RS－232介面22a時，其支持觸發及程式化模式兩者。所有由微處理器控制單元26自RFID模組30或條碼掃描器模式40接收之資料均將作為一串列埠上之RS－232資料而投送至USB介面22b。當USB介面22b組態模擬PS/2介面22c時，僅支持觸發模式。所有由微處理器控制單元26自RFID模組30或條碼掃描器模組40接收之資料均將作為鍵盤資料投送至USB埠，其與用於上述PS/2介面22c組態之映射等效。

儘管已詳細說明並描述本發明之若干不同之實施例，但可做出各種修改而不偏離本發明之精神及範疇。因此，除被所附之申請專利範圍限制外，本發明不應受限制。

10．．．器件

12．．．線纜

14．．．電源電路

20．．．裝置

22．．．主機介面

22a．．．RS－232介面

22b．．．USB介面

22c．．．PS/2介面

24．．．主機電腦

26．．．微處理器控制單元

28．．．使用者介面

28a．．．觸發器

28b．．．LED燈

28c．．．鳴音器

30．．．RFID模組

32．．．讀取器模組

34．．．RF放大器

36．．．天線

40．．．條碼掃描器模組

50．．．傳輸器

52．．．第一匹配電路

54．．．放大器

56．．．被動式濾波器

58．．．第二匹配電路

60．．．接收器

62．．．包封檢測器

64．．．被動式濾波器

66．．．主動式濾波器

68．．．匹配電路

70．．．電源

72．．．濾波器電路

74．．．可選之升壓調節器

76．．．鍵盤開關

78．．．鍵盤控制器

82．．．十六進制緩衝器

80．．．外部PS/2鍵盤

圖1為一併有本發明之組合式條碼掃描器及RFID讀取裝置之手持器件的一透視圖。

圖2為圖1所示器件之側視圖。

圖3為沿圖2中之線條3－3所獲得之橫截面圖。

圖4為說明本發明之裝置之一替代實施例的方塊圖。

圖5為說明根據本發明之PS/2主機介面的方塊圖。

圖6為說明本發明之RFID模組的方塊圖。

圖7為說明RF放大器之電源、傳輸器及接收器，以及RFID模組之天線及讀取器模組的方塊圖。

圖8為說明RFID模組之傳輸器及電源，以及其天線及讀取器的方塊圖。

圖9為說明RFID模組之接收器及電源，以及其天線及讀取器的方塊圖。

14．．．電源電路

20．．．裝置

22a．．．RS－232介面

22b．．．USB介面

22c．．．PS/2介面

24．．．主機電腦

26．．．微處理器控制單元

28．．．使用者介面

30．．．RFID模組

32．．．讀取器模組

34．．．RF放大器

36．．．天線

40．．．條碼掃描器模組

76．．．鍵盤開關

78．．．鍵盤控制器

80．．．外部PS/2鍵盤

Claims (26)

1. 一種組合式條碼掃描器及射頻識別(RFID)讀取器裝置，其包含：一微處理器控制單元，其中該微處理器控制單元使用一欄位解譯陣列以將一連續資料串剖析為離散的資料欄位；一電連接至該微處理器控制單元之RFID模組，其包含一天線、一射頻(RF)放大器及一讀取器模組；一電連接至該微處理器控制單元之條碼掃描器模組，其包含一相機模組及一成像模組；及一電連接至該微處理器控制單元之主機介面，其允許該裝置與一主機電腦間的資訊交換。
2. 如請求項1之裝置，其中該主機介面包含一RS－232介面、一USB介面及/或一PS/2介面。
3. 如請求項1之裝置，其進一步包含一電連接至該微處理器控制單元的使用者介面，其中該使用者介面包含一觸發器、一LED燈及/或一鳴音器。
4. 如請求項3之裝置，其中該觸發器具有多個位置，每一位置指示該微處理器控制單元起始以下功能之至少一者：將該裝置置於程式化模式下；操作該條碼掃描器模組；操作該RFID模組；及交替操作該條碼掃描器與該RFID模組兩者。
5. 如請求項3之裝置，其中該LED燈由一雙色LED燈組成。
6. 如請求項5之裝置，其中該LED燈由兩個雙色LED燈組成。
7. 如請求項2之裝置，其中該RS－232介面由一收發器組成，該收發器將接收自該主機電腦上之一串列埠的標準RS－232電壓位準訊號轉換成TTL電壓訊號以傳輸至該微處理器控制單元上之一TTL串列介面。
8. 如請求項2之裝置，其中該USB介面經由一USB埠而與該主機電腦通信，該USB埠模擬一串列介面以及一鍵盤介面。
9. 如請求項8之裝置，其中該USB介面將來自該微處理器控制單元之TTL電壓訊號的資料轉換成一USB相容之電壓訊號以傳輸至該主機電腦。
10. 如請求項2之裝置，其中該PS/2介面為一包含一十六進制緩衝器及一類比開關之鍵盤開關。
11. 如請求項1之裝置，其中該讀取器模組選擇、讀取及寫入RFID標籤。
12. 如請求項1之裝置，其中該RF放大器包含一電源、一傳輸器及一接收器。
13. 如請求項12之裝置，其中該傳輸器包含第一及第二訊號匹配電路、一訊號放大器及一被動式濾波器。
14. 如請求項12之裝置，其中該接收器包含一包封檢測器、一被動式濾波器、一主動式濾波器及一比較器電路。
15. 如請求項1之裝置，其中該欄位解譯陣列包含對應於欄位序號、欄位位址、欄位長度、欄位標頭及欄位標尾的資料欄位。
16. 一種組合式條碼掃描器及射頻識別(RFID)讀取器裝置，其包括：一微處理器控制單元，其中該微處理器控制單元使用一欄位解譯陣列以將一連續資料串剖析為離散的資料欄位；一電連接至該微處理器控制單元之RFID模組，其包含一天線、一射頻(RF)放大器及一讀取器模組，其中該讀取器模組選擇、讀取及寫入RFID標籤，其中該RF放大器包含一電源、一傳輸器及一接收器；一電連接至該微處理器控制單元之條碼掃描器模組，其包含一相機模組及一成像模組；一電連接至該微處理器控制單元之主機介面，其允許該裝置與一主機電腦間之資訊交換，其中該主機介面包含一RS－232介面、一USB介面及/或一PS/2介面；及一電連接至該微處理器控制單元之使用者介面，其中該使用者介面包含一觸發器、一LED燈及/或一鳴音器。
17. 如請求項16之裝置，其中該觸發器具有多個位置，每一位置指示該微處理器控制單元起始以下功能之至少一者：將該裝置置於程式化模式下；操作該條碼掃描器模組；操作該RFID模組；及交替操作該條碼掃描器與該RFID模組兩者。
18. 如請求項16之裝置，其中該LED燈由一雙色LED燈組成。
19. 如請求項18之裝置，其中該LED燈由兩個雙色LED燈組成。
20. 如請求項16之裝置，其中該RS－232介面由一收發器組成，該收發器將接收自該主機電腦上之一串列埠的標準RS－232電壓位準訊號轉換成TTL電壓訊號以傳輸至該微處理器控制單元上之一TTL串列介面。
21. 如請求項16之裝置，其中該USB介面經由一USB埠而與該主機電腦通信，該USB埠模擬一串列介面以及一鍵盤介面。
22. 如請求項21之裝置，其中該USB介面將來自該微處理器控制單元之TTL電壓訊號之資料轉換成一USB相容之電壓訊號以傳輸至該主機電腦。
23. 如請求項16之裝置，其中該PS/2介面為一包含一十六進制緩衝器及一類比開關之鍵盤開關。
24. 如請求項16之裝置，其中該傳輸器包含第一及第二訊號匹配電路、一訊號放大器及一被動式濾波器。
25. 如請求項16之裝置，其中該接收器包括一包封檢測器、一被動式濾波器、一主動式濾波器及一比較器電路。
26. 如請求項16之裝置，其中該欄位解譯陣列包含對應於欄位序號、欄位位址、欄位長度、欄位標頭及欄位標尾的資料欄位。