专利名称：一种有源rfid数据读写系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据读写系统技术领域，特别涉及一种有源RFID数据读写系统。
背景技术：
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别技术，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。RFID具有很多突出的优点不需要人工干预，不需要直接接触，不需要光学可视即可完成信息输入和处理，可工作于各种恶劣环境，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，实现了免接触操作；数据安全方面除标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理，如DES、RSA、DSA、MD5等，读写器与标签之间可相互认证，实现安全通信和存储。
RFID技术以其独特的优势，逐渐地被广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要手机和处理数据的应用领域。随着大规模集成电路技术的进步以及生产规模的不断扩大，RFID产品的成本将不断降低，其应用将越来越广泛。RFID技术在未来的发展中结合其他高新技术，如GPS、生物识别等技术，由单一识别向多功能识别方向发展的同时，将结合现代通信及计算机技术，实现跨地区、跨行业的应用。
RFID系统按能量供应分类可分为两类1.无源RFID系统在无源RFID系统内，无源标签自己没有电源，因此，无源RFID内标签所需的工作能量需要在读写器发出的射频波束中获取，经过整流、存储后提供电子标签所需的工作电压。与有源RFID电子标签相比，具有成本低、不需要维护、使用寿命长等特点，缺点是读写器要发射较大的射频功率，识别距离相对较近。然而，目前的集成电路设计技术能使所需工作电压进一步降低至1V甚至0.42V，这使得无源RFID系统可以达到20m以上的识别距离。
2.有源RFID系统在有源RFID系统内，有源电子标签通常都内装有电池，为电子标签的工作提供全部或部分能量，一般具有较远的阅读距离，不足之处是电池的寿命有限(3-10年)；有源标签本身带有微型电池，由于不需要射频供电，其识别距离更远，读写器需要的功率较小，电磁辐射也小，对人体带来的影响很微小。
目前在市面上流通的有源RFID系统功能和结构相对简单，基本上都是阅读器采用单一射频模块，使整个系统的收发信息操作负荷较大，接收、发送、中继功能都集于一个模块里面；由于采用单一模块，限制了有源RFID在很多灵活的应用领域不能得到很好的发挥；数据支持量不大，一般一个阅读器最多支持同时读取200个以下电子标签；联网效果也不理想，即使阅读器与阅读器之间或者中继器与中继器、阅读器之间采用了独立频率通道或者独立模块处理，但是现有市场上的产品都是采用单一频段种类的模块，也就是说电子标签传送数据和阅读器、中继器之间联网的数据传送使用同一频段种类，导致信号互相干扰，影响数据传输速度和质量。
所述的有源RFID频段种类现在市场上流行的有三种433MH频段，900MHz频段，2.4GHz频段。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种有源RFID数据读写系统。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案它包括阅读器、中继器、电子标签，其特征在于阅读器与中继器及中继器与中继器之间通过网络单元进行信息交换；阅读器通过主机接口单元与计算机连接进行信息交换；阅读器由控制模块、接收模块、发送模块、中继模块、接口模块、存储模块组成；接收模块、发送模块、中继模块、接口模块、存储模块均连接到控制模块；接收模块采用一个或者多个接收单元构成，每个接收单元都有一条属于自己的无线接收频率通道；接口模块连接主机接口单元。
所述的阅读器发射及接收的数据包主要由目的地址部分、数据部分、校验部分组成；目的地址部分包含该数据需要发送到那个有源RFID设备的信息，数据部分包括自身地址、数据、状态值。
所述的电子标签具有多种常用的即插即用的功能接口断线报警接口、防撬报警接口、寻找功能接口、紧急事件报警接口，它们都是通过电子标签的控制模块所提供的I/O接口与控制模块进行数据交换。
所述的网络接口单元采用有源无线射频接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口中的一种或者多种。
所述的主机接口单元主要采用USB接口、RS232接口、RS485接口、SPI接口、IDE/SCSI接口、GPIO接口、UART接口、以太网接口、CAN接口、并行接口、蓝牙接口、IrDA红外接口中的一种或多种与计算机进行通信。
所述的发送模块主要采用一条与接收模块不同的频率通道，无线接收频率通道与所述的无线发送频率通道所处的频段相同。
所述的中继模块使用433MHz或者900MHz的穿透能力较强、传输距离较远的频段。
本发明的有源RFID系统阅读器采用独立式功能模块的设计架构，把接收模块，发送模块，中继模块独立出来使用属于各自的芯片处理，由于这三个功能都采用独立模块，而且都有各自的独立频率通道，所以有源RFID系统里的接收、发送、中继操作都是互不干扰的独立操作，大大地提高了有源RFID系统的性能；另外，对数据包的格式也作了规划，使数据包在传输时可以准确地对应某个特定的频率通道，使多个电子标签的数据包基本可以平均分配给各个通道，不会出现数据冲突的情况，从而使阅读器可以支持更多数量的电子标签。
下面结合附图对本发明作进一步的说明图1是本发明的架构简图；图2是本发明的阅读器结构图；图3是本发明的接收模块结构图；图4是本发明的数据接收流程图；图5是本发明的数据发送流程图；图6是本发明的数据包结构分配图；图7是本发明即插即用接口的应用流程图。
具体实施例方式有源RFID系统主要由两种重要设备组成接收器，发射器。
见图1-7，所述的接收器包括阅读器100、中继器300；阅读器100与中继器300以及中继器300与中继器300之间通过网络单元C4连接成为网络进行信息交换；阅读器100通过主机接口单元C3与计算机连接进行互相之间的信息交换；本发明的阅读器100和中继器300不但拥有接收电子标签200发送过来信息的功能，还能够给电子标签200发送数据，使能够更好的与电子标签200形成互动。
所述的发射器行业上称为电子标签200，主要向阅读器100或者中继器300发送信息；本发明的电子标签200不但具有发射信息的功能，同时拥有接收来自阅读器100或者中继器300信息的功能。
所述的阅读器100由控制模块110、接收模块120、发送模块130、中继模块140、接口模块150、存储模块160组成。
其中，所述的控制模块110主要负责整个阅读器100的信号收发的日常控制、内部各模块的中央调度和对计算机400指令的逻辑判断。
所述的接收模块120采用一个或者多个接收单元121构成，每个接收单元121都有一条属于自己的无线接收频率通道C1，主要负责通过一个或者多个无线接收通道C1接收来自电子标签200的信息；在处理电子标签数据200的方案上，它把多个频率通道平均的分配给多个电子标签200，所述的频率通道的数量根据接收模块120的接收单元121的数量决定。
所述的接收单元121通过SPI接口122与控制模块110进行数据交换，各接收单元121的SPI接口122采用并接的方式连接；所述的接收单元121通过数据就绪接口123通知控制模块110处理该接收单元121的数据，每个数据就绪接口123都会得到控制模块110分配的一条独立I/O通道。例如，接收单元121已经接受完某电子标签200的数据，这时候该接收单元121对应的数据就绪接口123产生一个数据就绪信号，控制模块110接收到这个数据就绪信号以后，立刻接收来自该接收单元121的SPI接口122的信号。
所述的无线接收通道C1是在同一个频率下利用无线电传输信息的虚拟通道，多个无线接收通道C1之间的频率都不一样，这样可以避免各个无线接收通道C1之间的互相干扰。
所述的发送模块130主要采用一条与接收模块120不同的频率通道C2，负责通过无线发送频率通道C2接收来自电子标签200的信息，这样可以避免因为与接收模块120拥有相同的频率通道而干扰有源RFID系统的接收功能。
所述的无线接收频率通道C1与所述的无线发送频率通道C2所处的频段相同。
所述的中继模块140主要负责阅读器100与中继器300之间的联网信息交换。
所述的网络接口单元C4主要采用有源无线射频接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口中的一种或多种架构成一个有源传输网络。
如果所述的网络接口单元C4采用有源无线射频接口，则所述的中继模块140采用433MHz或者900MHz等穿透能力强、传输距离远的无线频段，这样能够保证有源RFID系统内部网络不受距离和阻碍物的影响。
所述的接口模块150主要连接所述的主机接口单元C3连接，通过接口模块150，阅读器100的控制模块110就可以与计算机400经主机接口单元C3进行信息交换。
所述的主机接口单元C3主要采用USB接口、RS232接口、RS485接口、SPI接口、IDE/SCSI接口、GPIO接口、UART接口、以太网接口、CAN接口、并行接口、蓝牙接口、IrDA红外接口中的一种或者多种与计算机进行通信。
所述的存储模块160主要负责存储阅读器100自身的某些特征信息和存储电子标签200的信息或者升级代码。
所述的存储模块160采用EEPROM或FLASH等可多次擦写非易失存储器。
本发明的有源RFID系统阅读器100采用独立式功能模块的设计架构，把接收模块120、发送模块130、中继模块140、独立出来使用属于各自的芯片处理，由于这三个功能都采用独立模块，而且都有各自的独立频率通道，所以有源RFID系统里的接收、发送、中继操作都是互不干扰的独立操作，大大地提高了有源RFID系统的性能。
本发明的有源RFID系统的接收信息流程如下，参照图4步骤R1探测空中是否有跟自身频段相同的载波信号；步骤R2判断该载波信号的目的地址是否对应自身的目的地址，如果目的地址对应则执行下一步骤，如果目的地址不对应则返回继续监测空中的载波信号；步骤R3接收数据；步骤R4检测这笔数据的校验码是否正确，如果校验码正确则继续执行下一步，如果校验码不正确则放弃这笔数据，继续监测空中的载波信号；步骤R5数据就绪位置1，这时候控制模块110可以下载数据；步骤R6把数据从接收模块120的缓存里下载到控制模块110里；
步骤R7检测接收模块120的缓存是否为空，为空则表示数据接收已经完毕，可以进入下一步处理，如果接收模块120的缓存不为空则表示数据还没有下载完毕，将继续下载直到接收模块120的缓存为空为止；步骤R8数据就绪位置0，等待下一笔数据的到来。
本发明的有源RFID系统的发送信息流程如下，参照图5步骤T1把将要发送的目的地址和数据从缓存里载入到控制模块120；步骤T2产生校验码；步骤T3加入帧头；步骤T4把数据包打包好并且发送出去；步骤TS数据是否发送完毕，是则进入下一步骤，否则继续发送，直到这笔数据被发送完毕为止；步骤T6结束数据发送。
本发明的有源RFID系统的数据包D100主要由目的地址部分D110、数据部分D120、校验部分D130组成，参照图6。
所述的目的地址部分D110主要包含该笔数据需要发送到那个有源RFID设备的信息。
所述的数据部分D120主要包括自身地址D121、数据D122、状态值D123。
其中所述的自身地址D121是用于接收数据的时候判断对方的目的地址是否与自身地址D121匹配，如果匹配，则证明这个数据是发给自己的，系统可以接收该笔数据，反之将取消该笔数据接收。
其中所述的数据D122是有源RFID系统收发信息的主体。
其中所述的状态值D123所包含的信息是本有源RFID设备自身的状态，包括电量状态、温度状态、报警状态、防盗状态、功率状态等。
所述的校验码部分D130主要让接受数据方根据该校验码部分D130所提供的校验码进行数据传输的正确性的判断，其中所述的校验码部分D130包括CRC16位、CRC8位、奇偶校验等。
所述的电子标签200即能够发送信息也能够接收信息，并且提供了多种常用的即插即用的功能接口断线报警接口、防撬报警接口、寻找功能接口、紧急事件报警接口，它们都是通过控制模块110所提供的I/O接口与控制模块进行数据交换。
即插即用接口在使用时经过以下的步骤，参照图7步骤J1系统在平时运行的时候实时地监视这几个即插即用接口是否被使用；步骤J2接口没有被应用时，系统把与这些接口对应的程序被屏蔽；步骤J3当该某个接口被应用时，系统立刻实时检测得到这个接口正在使用，并且激活该接口所对应的程序；步骤J4对应该接口的功能单元可以正常使用，并且时刻受到系统的监测，是否还在使用，不断地循环上述的步骤。
所述的中继器300的结构和功能与阅读器100的结构和功能相似，唯一的区别就是阅读器100需要跟计算机400进行数据交换，而中继器不需要；阅读器100与中继器300之间是主从关系，中继器300与中继器300之间的关系根据中继器300被设定的等级确定是主从关系还是对等关系。
所述的中继模块如果采用前述有源射频网络接口，则中继模块使用433MHz或者900MHz等穿透能力较强、传输距离较远的频段。
权利要求
1.一种有源RFID数据读写系统，它包括阅读器、中继器、电子标签，其特征在于阅读器与中继器及中继器与中继器之间通过网络单元进行信息交换；阅读器通过主机接口单元与计算机连接进行信息交换；阅读器由控制模块、接收模块、发送模块、中继模块、接口模块、存储模块组成；接收模块、发送模块、中继模块、接口模块、存储模块均连接到控制模块；接收模块采用一个或者多个接收单元构成，每个接收单元都有一条属于自己的无线接收频率通道；接口模块连接主机接口单元。
2.根据权利要求1所述的一种有源RFID数据读写系统，其特征在于阅读器发射及接收的数据包主要由目的地址部分、数据部分、校验部分组成；目的地址部分包含该数据需要发送到那个有源RFID设备的信息，数据部分包括自身地址、数据、状态值。
3.根据权利要求1或2所述的一种有源RFID数据读写系统，其特征在于电子标签具有多种常用的即插即用的功能接口断线报警接口、防撬报警接口、寻找功能接口、紧急事件报警接口，它们都是通过电子标签的控制模块所提供的I/O接口与控制模块进行数据交换。
4.根据权利要求1所述的一种有源RFID数据读写系统，其特征在于网络接口单元采用有源无线射频接口、RS485接口、以太网接口、CAN接口中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种有源RFID数据读写系统，其特征在于主机接口单元主要采用USB接口、RS232接口、RS485接口、SPI接口、IDE/SCSI接口、GPIO接口、UART接口、以太网接口、CAN接口、并行接口、蓝牙接口、IrDA红外接口中的一种或多种与计算机进行通信。
6.根据权利要求1所述的一种有源RFID数据读写系统，其特征在于所述的发送模块主要采用一条与接收模块不同的频率通道，无线接收频率通道与所述的无线发送频率通道所处的频段相同。
7.根据权利要求1所述的一种有源RFID数据读写系统，其特征在于中继模块使用433MHz或者900MHz的穿透能力较强、传输距离较远的频段。
全文摘要
本发明涉及数据读写系统技术领域，特别涉及一种有源RFID数据读写系统；本发明的有源RFID系统阅读器采用独立式功能模块的设计架构，把接收模块，发送模块，中继模块独立出来使用属于各自的芯片处理，由于这三个功能都采用独立模块，而且都有各自的独立频率通道，所以有源RFID系统里的接收、发送、中继操作都是互不干扰的独立操作，大大地提高了有源RFID系统的性能；另外，对数据包的格式也作了规划，使数据包在传输时可以准确地对应某个特定的频率通道，使多个电子标签的数据包基本上可以平均的分配给各个通道，不会出现数据冲突的情况，从而使阅读器可以支持更多数量的电子标签。
文档编号G06K17/00GK101059832SQ20071002726
公开日2007年10月24日 申请日期2007年3月23日 优先权日2007年3月23日
发明者张楚炜, 尹伟强 申请人:东莞市太平洋计算机科技有限公司, 东莞市依时利科技有限公司