一种RFID标签读写设备的制作方法

本实用新型涉及射频识别领域，更具体地说，涉及一种RFID标签读写设备。

背景技术：

在物联网高速发展的今天，RFID标签已经广泛的应用于生产、运输、销售和管理的各个环节和各个行业，用于对产品或物品进行身份标识；RFID标签的使用能够为企业提高自动化程度、加快管理速度、提高管理质量以及节约管理成本；在这些应用中，RFID标签都是和RFID读写设备配合使用的，RFID读写设备用于读取RFID标签内的身份识别信息以及向RFID标签发送指令等等。一般来讲，现有的RFID读写设备采用嵌入式处理器作为主控制器，而现有的嵌入式处理器的运算和对数据的处理能力较弱，制约了对数据的处理效率。在简单的、标签数量较少、功能较单一的情况下还能够满足要求，一旦需要实现较多功能，标签数量较多时，其处理速度就会大大降低。并且大部分读写设备也不能完全脱离于PC机进行工作，这给系统集成成本带来一定的压力。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述数据处理能力较弱、只能实现简单功能、集成成本高的缺陷，提供一种数据处理能力强、能实现较多功能、集成成本低的一种RFID标签读写设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种RFID标签读写设备，包括基带处理单元、射频处理单元和天线；所述基带处理单元用于处理标签信息并向所述射频处理单元发送指令，所述基带处理单元包括一个带有中央处理器的最小系统；所述射频处理单元用于依据EPC协议进行标签信息转换、发送标签读写指令并接收所述标签返回的标签信息，所述射频处理单元包括一个作为其核心处理器的数字信号处理器；所述基带处理单元和所述射频处理单元分别通过其处理器的总线连接；所述天线连接在所述射频处理单元上。

更进一步地，所述基带处理单元和所述射频处理单元分别通过所述中央处理器和所述核心处理器的SPI/UART总线连接。

更进一步地，所述射频处理单元进一步包括数字信号处理器、射频模块和天线指示模块；所述数字信号处理器分别通过不同输入输出端口与所述射频模块和天线指示模块连接，所述天线连接在所述射频模块上。

更进一步地，所述射频模块包括用于通过所述天线接收标签返回信号的射频接收部分和通过所述天线向所述外部的标签发送射频信号的射频发射部分。

更进一步地，所述基带处理单元进一步包括中央处理器、网络接口和多个输入输出接口；所述网络接口包括连接在所述中央处理器上的以太网物理层接口；所述多个输入输出接口通过保护电路连接在所述中央处理器的数据总线上。

更进一步地，所述多个输入输出接口包括：用于采集外部信号或对外部输出信号的GPIO接口、用于直接接入监视器的HDMI接口、用于在设备之间传输数据的OTG接口、USB接口和RS232接口。

更进一步地，所述GPIO接口通过光电耦合器隔离输入或输出的信号。

更进一步地，还包括电源，所述电源将输入电压经过处理后分别为所述基带处理单元和射频处理单元供电。

更进一步地，所述电源的输入电压由所述以太网接口按照802.3at/af协议取得。

实施本实用新型的一种RFID标签读写设备，具有以下有益效果：由于基带处理单元是一个带有中央处理器的最小系统，因此其上能够流畅地运行现有的、成熟的操作系统，例如，linux或windows，这样，就能够较为轻松地在上述基带处理单元上进行大数量的数据处理，便于实现多种功能；同时，这种设置能够在二次开发(例如，系统集成)时，通过连接一个显示屏就能够实现传统意义上的计算机系统，因此能够完全脱离传统意义上的个人计算机而实现其具有的所有功能。因此，其数据处理能力强、能实现较多功能、集成成本低。

附图说明

图1是本实用新型一种RFID标签读写设备实施例中该读写设备的结构示意图；

图2是所述实施例中该设备进一步的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图1所示，在本实用新型的一种RFID标签读写设备实施例中，该RFID标签读写设备，包括基带处理单元1、射频处理单元2、天线3和电源4；所述基带处理单元1用于处理标签信息并向所述射频处理单元2发送指令，所述基带处理单元1包括一个带有中央处理器的最小系统；所述射频处理单元2用于依据EPC协议进行标签信息转换、发送标签读写指令并接收所述标签返回的标签信息，所述射频处理单元2包括一个作为其核心处理器的数字信号处理器；所述基带处理单元1和所述射频处理单元2分别通过其处理器(即上述中央处理器和数字信号处理器)的总线连接；所述天线3连接在所述射频处理单元2上，用于将通过所述射频处理单元2发送到RFID标签的射频信号发送出去并接收来自RFID标签的返回射频信号。电源4取得外部的输入电压，并将输入电压经过处理(例如，电压值变换、稳压、滤波等)后分别为所述基带处理单元1和射频处理单元2供电。在本实施例中，射频处理单元2中的数字信号处理器将来自上述基带处理器1的应用层面的数字信号(即一般格式的数字信号)转换为EPC协议格式的数字信号，并将得到的EPC协议格式的数字信号转换为射频信号并通过天线3发送到该RFID读写设备的外部空间；或者将通过天线3接收到的射频信号进行解调，得到其中的EPC协议格式的数字信号，将其进行协议转换，得到一般的数字信号，然后传输到上述基带处理单元1进行数据处理。在上述基带处理单元1中的数据处理包括数据分析存储或对数据进行设定的操作步骤等等。

在本实施例中，所述基带处理单元1和所述射频处理单元2分别通过所述中央处理器和所述数字信号处理器的SPI/UART总线连接。其中，请参见图2，所述射频处理单元2进一步包括数字信号处理器、射频模块和天线指示模块；所述数字信号处理器分别通过不同输入输出端口与所述射频模块和天线指示模块连接，所述天线连接在所述射频模块上。而所述射频模块包括用于通过所述天线接收标签返回信号的射频接收部分(图中未示出)和通过所述天线向所述外部的标签发送射频信号的射频发射部分(图中未示出)。

在图2中，基带处理单元1进一步包括中央处理器、网络接口和多个输入输出接口，请参见图2中与中央处理器连接的各部分；所述网络接口包括连接在所述中央处理器上的以太网物理层接口，包括图2中的RJ45接口；所述多个输入输出接口通过保护电路连接在所述中央处理器的数据总线上。这些多个输入输出接口包括：用于采集外部信号或对外部输出信号的GPIO接口、用于直接接入监视器的HDMI接口、用于在设备之间传输数据的OTG接口、USB接口和RS232接口。其中，所述GPIO接口通过光电耦合器隔离输入或输出的信号。所述电源的输入电压由所述以太网接口按照802.3at/af协议取得。

从某种意义上来讲，本实用新型是以具有强大的数据处理能力的计算机系统模块为核心的RFID读写设备，该读写设备共有三部分组成即供电单元(电源)、基带处理单元、射频处理单元。供电单元用于给系统基带处理单元及射频处理单元进行供电。基带处理单元是以计算机系统模块作为核心控制单元，用于处理标签信息、通过串行接口与所述射频处理单元进行通讯，向所述射频处理单元发送读写及其它指令。射频处理单元是以DSP(数字信号处理器)作为核心的功能单元，其依据EPC协议完成标签信息的处理，接收返回的标签信息及发送标签读写控制指令，并完成调制及发射载波信号，接收及解调标签回波信号，标签数据的编解码及协议实现。

在图2中，供电单元采用PoE供电方式，完全兼容802.3at/af协议，在不影响数据传输的情况下可同时给系统供电，输出最高功率为25W，同时可以完成辅助电源与PoE供电自动切换,采用此供电方式,可大大降低项目实施的复杂性。至于基带处理单元中的计算机模块，在本实施例中，采用的是T30核心模块构成的最小系统(包括图2中的中央处理器及其外围部件)，拥有主频峰值为1.4GHz的Cortex A9四核处理器，可以运行Linux及Win10系统，可通过显示接口外接显示屏直接作为PC机使用，使得软件中间件下移，减轻后端数据处理及存储压力，另外采用MXM3.0标准314针脚插座与底板连接扩展多种通讯接口，通过SPI或UART通讯接口与DSP射频模块进行通讯。在本实施例中，上述T30核心模块连接底板可外扩HDMI接口，其作用是可通过HDMI接口直接接入监视器，使得读写设备可以在没有PC的情况下独立运行，实现真正意义上的脱机工作,另外HDMI接口采用标准的Mini(type-C)19针接口。此外，上述T30核心模块连接底板可外扩OTG接口，OTG技术就是实现在没有Host的情况下，实现设备间的数据传送，换句话说也就是设备在OTG模式下既可以充当主机(Host)，又可充当从机(Slave)，并且在本读写设备上采用了标准的Micro USB OTG接口。在本实施例中，T30核心模块连接底板可外扩一路USB2.0接口，可接入键盘和鼠标，并通过HDMI接口接入监视器，直接对读写设备进行操作。另外可通过USB Hub扩展多路USB接口，方便同时接入键盘和鼠标。并采用标准的Type A接口。对于上述T30核心模块连接底板扩展GPIO接口，其选择光耦作为GPIO的输入输出隔离模块，是利用光耦的隔离性特点，从而有效提高RFID读写设备的抗干扰能力以及传输数据的可靠性，它是通过T30的I/O口连接到驱动芯片74FCT3244,再由驱动芯片连接到光耦的光电端,另一端连接到GPIO端子作为输出.另外通过GPIO端子连接到光耦的光电端，另一端连接到T30的I/O口，从而形成GPIO的输入接口，其外部接口采用菲尼克斯接口

此外，上述T30核心模块还可以连接底板扩展SD卡，通过标准的Micro SD卡槽接入，可扩大读写设备的存储容量，无需将数据存储于外部设备；所述T30核心模块还可以连接底板扩展4G模块，其是通过标准的PCI-E接口与底板进行连接，实现无线数据通讯,

在图2中的射频处理单元采用的是BF548DSP作为射频数字信号处理器，完成调制及发射载波信号、接收及解调标签回波信号、标签数据的编解码及协议实现。另外，为了满足控制天线指示灯的需要，DSP还承担起对天线指示灯的控制，以达到可以从视觉上对读卡的判断。同时，在本实施例中，射频处理单元采用6端口射频控制端口输出，并采用标准的Fakra接头，这使得在多通道的场合下可以接多个天线进行数据采集，并且其Fakra接口即插即用，方便快捷，解决了采用拧紧的方式带来连接不可靠的问题。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。