一种读卡器系统的制作方法

本申请涉及一种读卡器系统。

背景技术：

无线射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术已经越来越广，一个典型的应用场景就是使用无线射频识别读卡器(RFID Reader)去对无线射频识别标签(RFID backscatter)进行读写操作。读卡器需要通过相关接口和一控制器连接才能工作，控制器用于向读卡器发送待写入标签的信息以及写入命令等，以及接收读卡器从标签中读取的标签信息并处理，控制器和读卡器之间的接口通常有并口、SPI串口等，无论是何种应用场合，一个读卡器都需要占用控制器至少2线的控制接口，如果一个应用系统中需要多个读卡器，接占有用的读卡器的控制接口成呈倍数增加。

随着社会的发展和技术的进步，在一个应用系统中运用到更多的读卡器已经成为较为常见的场景，例如机器人类产品、棋类产品以及学习类产品等，它们需要在一个应用系统内使用多个读卡器，如图1所示，这使得控制器的接口被成倍地占用，不仅造成系统控制器成本大大增加，更糟糕的是连线太多使得系统实际制造过程变得很难。

技术实现要素：

为解决上述问题，本申请提供一种读卡器系统。

具体地，本申请提供的读卡器系统，包括：

多个读卡器，所述读卡器包括读取单元和处理器单元；所述读取单元用于从标签读取出标签信息，所述处理器单元用于接收读取单元读取的标签信息并发送一数据，该数据包含标签信息以及该读卡器的ID信息；

控制器，用于接收并处理各读卡器的处理器单元发送的数据；

其中，以控制器作为根节点，控制器、各读卡器中的处理器单元之间以树形拓扑结构进行电连接。

在一较优实施例中，所述读卡器还包括写入单元，其中所述控制器还用于向各读卡器发送包含待写入信息以及读卡器ID信息的命令；各读卡器的处理器单元还用于接收到所述命令后进行解析，使得具有相应读卡器ID的读卡器的处理器单元向该读卡器的写入单元发送待写入信息，写入单元根据接收到的待写入信息向标签写入相应的信息。

在一较优实施例中，控制器、各读卡器中的处理器单元之间以树形拓扑结构进行电连接，包括电源线、地线和数据线的电连接。

在一较优实施例中，所述读卡器包括第一接口和第二接口，所述第一接口包括一个数据端口，第二接口也包括一个数据端口，所述处理器单元上的一个数据端口分别与第一接口的数据端口、第二接口的数据端口电连接；其中所述读卡器的第一接口和第二接口用于与其他读卡器的第一接口、第二接口或控制器电连接。

在一较优实施例中，所述第一接口还包括电源线端口和地线端口，所述第二接口也还包括电源线端口和地线端口，所述处理器单元上的电源端口分别与第一接口的电源线端口、第二接口的电源线端口电连接，所述处理器单元上的接地端口分别与第一接口的地线端口、第二接口的地线端口电连接。

在一较优实施例中，所述读卡器包括第一接口和第二接口，所述第一接口包括一个数据端口，第二接口也包括一个数据端口，所述处理器单元上的一个数据端口与第一接口的数据端口电连接，所述处理器单元的另一个数据端口与第二接口的数据端口电连接；其中所述读卡器的第一接口和第二接口用于与其他读卡器的第一接口、第二接口或控制器电连接。

在一较优实施例中，所述第一接口还包括电源线端口和地线端口，所述第二接口也还包括电源线端口和地线端口，所述处理器单元上的电源端口分别与第一接口的电源线端口、第二接口的电源线端口电连接，所述处理器单元上的接地端口分别与第一接口的地线端口、第二接口的地线端口电连接。

在一较优实施例中，所述读卡器中的读取单元和处理器单元为分立器件，或者，所述读卡器中的读取单元和处理器单元集成在一个集成电路上。

在一较优实施例中，所述读卡器中的读取单元、写入单元和处理器单元为分立器件，或者，所述读卡器中的读取单元、写入单元和处理器单元集成在一个集成电路上。

在一较优实施例中，所述读卡器系统还包括标签。

本申请的有益效果是：

依上述实施的读卡器系统，由于每个读卡器中都单独置入一个处理器单元，处理器单元用于与控制器进行带ID信息的通信，使得可以以控制器作为根节点，控制器、各读卡器中的处理器单元之间以树形拓扑结构进行电连接，从而多个读卡器只占用控制器的一个数据端口即可实现通信，不仅降低了占用控制器的端口数量，而且连线简单方便，使得拥有多个读卡器的读卡器系统的制造变得容易，制造出的读卡器系统可靠性高。

附图说明

图1为传统的读卡器系统的结构示意图；

图2(a)为本申请一种实施例的读卡器系统的结构示意图；

图2(b)为本申请另一种实施例的读卡器系统的结构示意图；

图3(a)～(e)为本申请的读卡器系统的几种示例性的树形拓扑结构电连接示意图；

图4为本申请一种实施例的读卡器的结构示意图；

图5为本申请另一种实施例的读卡器的结构示意图；

图6为本申请一种实施例的读卡器系统的具体结构示意图；

图7为本申请另一种实施例的读卡器系统的具体结构示意图；

图8为本申请又一种实施例的读卡器系统的具体结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

请参照图2(a)，本申请公开了一种读卡器系统，包括控制器100和多个读卡器300，在一实施例中，读卡器系统还可以标签。下面具体说明。

读卡器300包括读取单元310和处理器单元330。读取单元310用于从标签读取出标签信息，处理器单元330用于接收读取单元310读取的标签信息并发送一数据，该数据包含标签信息以及该读卡器300的ID信息。在一实施例中，读卡器300中的读取单元310和处理器单元330为分立器件；在另一实施例中，读卡器300中的读取单元310和处理器单元330也可以集成在一起形成一个集成电路。

控制器100用于接收并处理各读卡器300的处理器单元330发送的数据。

上述的读卡器300只能读取标签信息，在一实施例中，读卡器300还可以具有向标签写入信息的功能，具体地，请参照图2(b)读卡器300还包括写入单元350，相应地，控制器100还用于向各读卡器300发送包含待写入信息以及读卡器ID信息的命令；各读卡器300的处理器单元330接收到上述命令后进行解析，使得具有相应读卡器ID的读卡器300的处理器单元330向该读卡器300的写入单元350发送待写入信息，写入单元350根据接收到的待写入信息向标签写入相应的信息。在一实施例中，读卡器300中的读取单元310、处理器单元330和写入单元350为分立器件；在另一实施例中，读卡器300中的读取单元310、处理器单元330和写入单元350也可以集成在一起形成一个集成电路。

本申请在每一个读卡器300中引入一个处理器单元330，这使得控制器100与读卡器300之间的连接，可以是以控制器300作为根节点，控制器300、各读卡器300中的处理器单元330之间以树形拓扑结构进行电连接，请参照图3(a)～(e)为本申请的读卡器系统的几种示例性的树形拓扑结构电连接示意图，其中方框表示控制器100，圆形表示读卡器300；需要说明的是，总线拓扑结构是树形拓扑结构的一种特例，如图3(a)所示。图3所示的为本申请的读卡器系统的几种示例性的树形拓扑结构电连接示意图，理论上，可以在任何父节点都引出任意个读卡器300作为该父节点的子节点。在一实施例中，控制器300、各读卡器300中的处理器单元330之间以树形拓扑结构进行电连接，包括电源线、地线和数据线的电连接。

实现上面连接方式的读卡器300，下面试举两例。

请参照图4，在本例子中，读卡器300包括第一接口JP1和第二接口JP2，其中第一接口JP1包括一数据端口3、一电源线端口2和一地线端口1，第二接口JP2也包括一数据端口3、一电源线端口2和一地线端口1。该读卡器300中的处理器单元330上的一个数据端口分别与第一接口JP1的数据端口3、第二接口JP2的数据端口3电连接，该读卡器300中的处理器单元330上的电源端口分别与第一接口JP1的电源线端口2、第二接口JP2的电源线端口2电连接，该读卡器300中的处理器单元330上的接地端口分别与第一接口JP1的地线端口1、第二接口JP2的地线端口1电连接。读卡器300的第一接口JP1和第二接口JP2用于与其他读卡器300的第一接口JP1、第二接口JP2或控制器100电连接。

请参照图5，在另一个例子中，读卡器300也包括第一接口JP1和第二接口JP2，其中第一接口JP1也包括一数据端口3、一电源线端口2和一地线端口1，第二接口JP2也包括一数据端口3、一电源线端口2和一地线端口1。与上一个例子不同的是，本例子中该读卡器300中的处理器单元330上的一个数据端口与第一接口JP1的数据端口3电连接，该处理器单元330的另一个数据端口与第二接口JP2的数据端口3电连接；该读卡器300中的处理器单元330上的电源端口分别与第一接口JP1的电源线端口2、第二接口JP2的电源线端口2电连接，该读卡器300中的处理器单元330上的接地端口分别与第一接口JP1的地线端口1、第二接口JP2的地线端口1电连接。读卡器300的第一接口JP1和第二接口JP2用于与其他读卡器300的第一接口JP1、第二接口JP2或控制器100电连接。

如图6、7、8所示，为列举的几种控制器100、各读卡器300之间的树形拓扑结构电连接图。图6中，以控制器100为根节点出发，一个读卡器300与该控制器100连接，作为该控制器100的子节点，之后每个作为父节点的读卡器300仅有一个作为子节点的读卡器300。图7中，以控制器100为根节点出发，该根节点作为父节点，有三个作为子节点的读卡器300；这三个作为子节点的读卡器300，每一个读卡器300又分别作为父节点拥有一个读卡器300作为子节点。图8中，则是作为父节点的读卡器300拥有多个子节点的读卡器300的情况。从图6～8中可以看出，不管每一个父节点有多少个子节点，这多个读卡器300都只占用控制器100的一个数据端口作为通信用，即控制器100只使用一个数据端口就可以管理多个读卡器300。

控制器100与各读卡器300之间的通信也可以有许多种方法，具体地，由于读卡器300中引入处理器单元330，因此每个读卡器300均可以被设定或赋予一个读卡器ID，还可以方便地读取或配置任何读卡器300的参数和获取读卡器300的参数。

以读卡器300为图4所示的结构为例，当多个这种读卡器300与控制器100以树形拓扑结构进行电连接后，所有读卡器300中的处理器单元330的数据端口都通过数据线最终连接到控制器100的一个数据端口，数据线电平在空闲时可以呈高电平，此时与该数据线相连的控制器100的数据端口以及各读卡器300中的处理器单元330的数据端口都处于高阻输入状态；控制器100要发送命令时，则会拉低控制器100的上述数据端口的电平通过数据线将数据传送到每一个读卡器300中的处理器单元330的数据端口；任意一读卡器300要向控制器100传送数据时，则该读卡器300的处理器单元330会拉低它与数据线相连的数据端口，从而将数据传送给控制器100中与数据线相连的数据端口；当然上面描述的数据线电平在空闲时可以呈高电平，本领域技术人员可以理解，反过来，也可以设置数据线电平在空闲时可以呈低电平，相应地，数据需要传送时，则相应数据端口会拉高数据线的电平。在数据传送过程中，都会包含相关的读卡器300的唯一的ID信息，这样就可以知道是哪个读卡器300在向控制器100传递数据，或者控制器100是在和哪个读卡器300通信。

以读卡器300为图5所示的结构为例，当多个这种读卡器300与控制器100以树形拓扑结构进行电连接后，读卡器300中的处理器单元330由于应用到两个数据端口，当通信时，处理器单元330的这两个数据端口一个会作为输入端口，另一个会作为输出端口，至于哪一个作为输入端口，哪一个作为输出端口，处理器单元330会视数据的传递方向而定；处理器单元330在通信时，除了读取输入端口的数据外，还同时将读取到数据通过输出端口发送出去，这样控制器100就可以把数据一个传一个地传到全部读卡器300，以及任意一读卡器300需要向控制器100传递数据时，也是一个一个地传向作为它父节点的读卡器300，最终传递到控制器100中。在空闲时期读卡器300中的处理器单元330的这两个数据端口均为输入端口以便侦听数据线上的数据。

以上就是本申请公开的读卡器系统，如上所述，传统的技术是使用一个控制器直接连接所有读卡器，但这样会占用控制器很多数据接口，并且数据都需要控制器直接处理，这就要求控制器具有很多接口以及很快的处理速度和能力，从而会导致控制器的成本大量增加，并且由于所有读卡器都需要直接连接到控制器，这过多的直接连线会使得读卡器系统的实际制造过程变得很难，可靠性大大降低。而本申请给每一个读卡器配置一个处理器单元，该处理器单元用来处理该读卡器与控制器的全部通信工作，并且实现对该读卡器的编号管理(即读卡器ID管理)、与控制器的单线双向通信以及和相邻读卡器的通信管理，使得可以以控制器作为根节点，控制器、各读卡器中的处理器单元之间以树形拓扑结构进行电连接，从而多个读卡器只占用控制器的一个数据端口即可实现通信，不仅降低了占用控制器的端口数量，而且连线简单方便，使得拥有多个读卡器的读卡器系统的制造变得容易，制造出的读卡器系统可靠性高；另外，由于控制器、各读卡器中的处理器单元之间以树形拓扑结构进行电连接，这使得系统在设计上非常灵活；最后，处理器单元可以用MCU来实现，能够实现上述处理器单元功能的MCU，其价格也是非常低廉的，所以对整个读卡器系统来讲，总成本并未增加但产品的可靠性增加很多、可实现的功能增加很多、系统对主控制器的要求降低了很多。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。