专利名称：一种电子标签唤醒装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种唤醒装置，特别涉及一种可调节灵敏度的电子标签唤醒装置。
背景技术：
不停车收费系统(又称电子收费系统Electronic Toll Collection System，简 称ETC系统)利用车辆自动识别(Automatic Vehicle Identification简称AVI)技术完 成车辆与收费站之间的无线数据通讯，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计 算机网路进行收费数据的处理，实现不停车自动收费的全电子收费系统。ETC是国际上正在努力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费 系统。该技术在国外已有较长的发展历史，美国、欧洲等许多国家和地区的电子收费系统已 经局部联网并逐步形成规模效益。我国以IC卡、磁卡为介质，采用人工收费方式为主的公 路联网收费方式无疑也受到这一潮流的影响。RSU即路侧单元(Road-Side Units,简称RSU)，又称为电子标签读写器、路侧读写 天线、ETC天线、路侧设备，由微波天线和读写控制器组成。安装在收费车道门架上或收费 岛立柱上的用于同过往车辆上的车载设备进行通信的天线及相应的控制设备。OBU即车载单元(On Board Unit，简称0BU)，又称为电子标签、车载设备，是一种 具有微波通信功能和信息存储功能的移动识别设备，安装在车辆内部(风挡玻璃或仪表台 上)并且支持利用专用短程通信与路侧设备进行信息交换的设备。OBU本身既可以作为独 立的数据载体成为单片式电子标签，也可以通过附加一个智能卡读写接口，实现扩展的数 据存储、处理、访问控制功能，而成为双片式电子标签。OBU因其应用场景以及采用不可充电的一次性电池供电方案决定其工作要有以下 特点1)在RSU的交易范围内稳定唤醒进行工作，并且保证一次成功以降低因失败再交 易导致工作时间延长带来的功耗；2)在非RSU交易区域，尽量避免被其他信号唤醒，从而导致的电量损失。现有技术中的唤醒装置一般使用单套唤醒链路，不能够将RSU覆盖范围的边沿不 稳定区域避开，亦不能避免在非工作区域的误唤醒，容易导致交易失败，造成电池电量的过 度损失。现有的标签唤醒方案为整个设备有一个唤醒链路单元，主要由检波二极管、单极三极管放大电路组成，通 常情况下单片机处于低功耗的休眠状态，唤醒信号接在单片机的具有中断功能的10引脚 上，当有工作信号被接收到时，射频信号通过二极管的检波生成基带小信号，而后通过单极 三极管放大电路放大后接入单片机(微控制单元)，单片机(微控制单元)从低功耗的休眠 状态转入到高功耗的数据接收状态，也就是正常的工作状态。由于现有的标签唤醒装置只有一套固定的唤醒链路，灵敏度差，容易被误唤醒，造成交易失败和电池电量的过度损失，进而影响唤醒装置的工作效率。 发明内容本发明的目的是提供一种新型的电子标签唤醒装置，主要解决现有标签唤醒装置 只有一套唤醒链路，不能调节其灵敏度，影响唤醒装置工作效率的问题。根据本实用新型的一个方面，提供了一种电子标签唤醒装置，包括多个具有不同 灵敏度的唤醒链路，其每个唤醒链路检测电子标签的射频信号，并经由输出端输出相应的 唤醒信号；微控制单元，其多个I/O端分别连接所述多个具有不同灵敏度的唤醒链路的输 出端，用于按预选的工作模式利用所接收的一个或多个唤醒链路的唤醒信号将其从休眠状 态转换到数据接收状态。其中，唤醒链路包括对电子标签射频信号进行检波以生成基带信号的检波电路； 连接所述检波电路输出端的放大电路，用于放大所述基带信号；连接所述放大电路输出端 的信号整形电路，其输出端连接所述微控制单元的I/O端，用于对已放大的基带信号进行 整形，以输出唤醒信号。优选的，信号整形电路为RC电路。其中，电子标签唤醒装置还包括选择连接所述微控制单元的模式选择模块，用于 预选所述微控制单元的工作模式。其中，模式选择模块为设有按键开关和按钮的模块。优选地，多个具有不同灵敏度的唤醒链路包括高灵敏度唤醒链路，包括第一检波电路、连接所述第一检波电路输出端的第一放 大电路以及连接所述第一放大电路输出端的第一信号整形电路，第一放大电路对基带放大 倍数大于其他唤醒链路，第一信号整形电路输出端连接所述微控制单元的第一 I/O端，用 于对已放大的基带信号进行整形，以输出唤醒信号；低灵敏度唤醒链路，包括第二检波电路、连接所述第二检波电路输出端的第二放 大电路以及连接所述第二放大电路输出端的第二信号整形电路，第二放大电路对基带放 大倍数小于高灵敏度唤醒链路，第二信号整形电路输出端连接所述微控制单元的第二 I/O 端，用于对已放大的基带信号进行整形，以输出唤醒信号。其中，微控制单元的第一 I/O端和第二 I/O端是具有中断功能的I/O端。其中，还包括连接所述微控制单元的模式选择模块，用于预选所述微控制单元的 工作模式；其中所述工作模式包括微控制单元依据低灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号，从休眠状态转换到数据接收 状态；微控制单元依据高灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号，从休眠状态转换到数据接收 状态；微控制单元依据低灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号和高灵敏度唤醒链路输出的 唤醒信号，从休眠状态转换到数据接收状态。与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于1、通过不同灵敏度唤醒链路协同工作，有效避免因非工作频段信号导致的误唤醒，避免电池电量的过度损失。有效提高标签进入工作区域后的一次交易成功率，避免因在 工作区域边沿信号不稳定区域唤醒导致交易失败的情况。避免因过早唤醒后交易失败而发 起二次交易导致的电量损失。2、该装置在电子标签的唤醒功能设计具有成本低、工作可靠、实现简单、功耗低、 环保等特点，可广泛用于需要唤醒机制电路设备中，例如ETC系统及二义性路径识别系统 中。3、多个不同灵敏度唤醒链路可以选择不同的工作模式，有效解决现有电子标签仅 有一套唤醒链路，而且不可调节灵敏度的问题。4、唤醒链路增加信号整形电路，提高信号的完整性。
图1是本实用新型唤醒链路与微控制单元的链接结构框图；图2是本实用新型实施例一的连接结构框图；图3是实施例一中高灵敏度唤醒链路结构框图；图4是实施例一中低灵敏度唤醒链路结构框图；图5是本实用新型实施例二的连接结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明 的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型提出了一种电子标签唤醒装置，如图1所示，包括一个微控制单元和 多个具有不同灵敏度的唤醒链路，每个唤醒链路检测电子标签的射频信号，并经由输出端 输出相应的唤醒信号；微控制单元的多个I/O端分别连接多个具有不同灵敏度的唤醒链路 的输出端，用于按预选的工作模式利用所接收的一个或多个唤醒链路的唤醒信号将其从休 眠状态转换到数据接收状态。实施例一，如图2所示，作为优选方式，本实用新型中多个具有不同灵敏度的唤醒 链路可以只选择两个唤醒链路，包括低灵敏度唤醒链路和高灵敏度唤醒链路。电子标签唤 醒装置整体电路主要包括微控制单元、电源模块、电源控制模块、数据接收链路、模式选择 模块、高灵敏度唤醒链路、低灵敏度唤醒链路。其中，微控制单元为具有较强运算处理能力的高性能单片机，其通过中断方式实 时检测唤醒链路的唤醒信号，微控制单元控制整板各部分电源的通断，微控制单元根据唤 醒链路的信号从低功耗的休眠状态切换至低功耗的检测状态，再通过低灵敏度唤醒链路的 信号切换至工作状态。电源模块包括供电部分，供电部分为车载电源的供电直流电源，如电池等，电源模 块与微控制单元、数据接收链路、电源控制模块、高灵敏度唤醒链路和低灵敏度唤醒链路等 装置相连，并为其供电。电源控制模块，包括分级电源控制电路，与微控制单元和电源模块相连，并控制电 源模块为上述各部分供电，其具体为通过微控制单元控制电源控制模块进而控制电源模块 对外供电。[0044]数据接收链路，由电源模块供电，其输出端连接所述微控制单元的数据输入端。数 据接收链路为接收能力比高、低两个唤醒链路都强的信号接收链路。模式选择模块包括结构件上的按钮以及按键开关，它直接与微控制单元相连，它 产生的中断信号接入微控制单元，微控制单元可以根据目前状态以及用户按动按钮的次数 来切换工作模式。高灵敏度唤醒链路为包括第一检波电路、第一放大电路、第一信号整形电路，通过 电源模块为其供电，并通过其第一信号整形电路与微控制单元连接，将整形后的信号传给 微控制单元，其放大电路的放大倍数大于低灵敏度唤醒链路放大电路的放大倍数，以使其 相对于低灵敏度唤醒链路可以在强度更弱的信号下工作。相对于现有的唤醒链路方案，增 加信号整形电路，提高信号完整性。其中检波电路优选检波二极管，可以检测电子标签的射频信号。其中放大电路优选单极三极管放大电路，单极三极管放大电路的输入端与检波电 路输出端相连，通过调节其放电电路中的偏执电压来实现调节放大电路的放大倍数，上述 第一放大电路的放大倍数较大，满足在较小信号下唤醒电子标签。其中信号整形电路优选RC电路，由于RC电路为无源器件，成本低，占用体积小，结 构简单，RC电路的输入端与放大电路的输出端相连，并将放大电路放大后的信号进行信号 整形，RC电路的输出端与微控制单元相连，用于将唤醒信号传输给微控制单元。检波电路、放大电路和信号整形电路也可以根据实际需要选择其他相同或相似功 能的电路。低灵敏度唤醒链路与高灵敏度唤醒链路电路结构和原理基本相同，由第二检波电 路、第二放大电路、第二信号整形电路组成的唤醒链路，通过电源模块为其供电，并通过第 二信号整形电路与微控制单元连接，将整形后的信号传给微控制单元，其相对于高灵敏度 唤醒链路需要在强度更强的信号下工作。相对于现有的唤醒链路方案，增加信号整形电路， 提高信号完整性。其中高灵敏度唤醒链路比低灵敏度唤醒链路的灵敏度能够提高的倍数约6dB。其中，微控制单元的模式选择模块，用于预选微控制单元的工作模式；其中工作模 式包括微控制单元依据低灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号，从休眠状态转换到数据接收 状态；微控制单元依据高灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号，从休眠状态转换到数据接收 状态；微控制单元依据低灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号和高灵敏度唤醒链路输出的 唤醒信号，从休眠状态转换到数据接收状态。其中，电子标签唤醒装置还包括接收电子标签数据的数据接收链路，其输出端连 接所述微控制单元的数据输入端。数据接收链路为接收能力比高、低两个唤醒链路都强的 信号接收链路。其中，高灵敏度唤醒链路如图3所示，包括对电子标签射频信号进行检波以生成基带信号的第一检波电路；连接所述第一检波电路输出端的第一放大电路，用于放大所述基带信号；[0061]连接所述第一放大电路输出端的第一信号整形电路，其输出端连接所述微控制单 元的第一 I/O端，用于对已放大的基带信号进行整形，以输出唤醒信号。其中，低灵敏度唤醒链路如图4所示，包括对电子标签射频信号进行检波以生成基带信号的第二检波电路；连接所述第二检波电路输出端的第二放大电路，用于放大所述基带信号；连接所述第二放大电路输出端的第二信号整形电路，其输出端连接所述微控制单 元的第二 I/O端，用于对已放大的基带信号进行整形，以输出唤醒信号。另外，微控制单元的第一 I/O端和第二 I/O端是具有中断功能的I/O端。其中，模式选择模块为设有按键开关和按钮的模块。本发明的中模式选择模块基本工作原理为设备可以通过人机界面(按键开关)选择三种模式，消除了目前仅有一套唤醒链 路不可以调整灵敏度的弊病。模式一单路高灵敏度唤醒链路(适用于不关注一次交易成功率，车辆挡风玻璃 对工作信号衰减大的场景)模式二 单路低灵敏度唤醒链路(适用于不关注一次交易成功率，车辆挡风玻璃 对工作信号衰减小的场景)模式三双路唤醒链路协同工作(适用于关注一次交易成功率的场景)当用户选择模式一时，单片机具有低功耗的休眠状态和高功耗的工作状态；单片 机平时处于低功耗的休眠状态，唤醒信号接在单片机的具有中断功能的IO引脚上，当有工 作信号被接收到时，射频信号通过二极管的检波生成基带小信号，而后通过放大电路放大 后，再经过信号整形电路接入单片机，但是通过放大电路的设置，唤醒灵敏度相对较高，单 片机从低功耗的休眠状态转入到高功耗的数据接收状态，也就是正常的工作状态。当用户选择模式二时，单片机具有低功耗的休眠状态和高功耗的工作状态；单片 机平时处于低功耗的休眠状态，唤醒信号接在单片机的具有中断功能的IO引脚上，当有工 作信号被接收到时，射频信号通过二极管的检波生成基带小信号，而后通过放大电路放大 后，再经过信号整形电路接入单片机，但是通过放大电路的设置，唤醒灵敏度相对较低，单 片机从低功耗的休眠状态转入到高功耗的数据接收状态，也就是正常的工作状态。当用户关注一次成功率并且希望节省电能的情况下。会选择工作模式三，其工作 过程为微控制单元主要分为低功耗的休眠状态、低功耗的检测状态、高功耗的工作模式三 种模式。电子标签在未进入工作信号区域时，并且没有同频段噪声信号时，微控制单元工作 在低功耗的休眠状态，当电子标签逐渐进入工作区域时，首先是一定的信号不稳定区域，在 该区域信号不一定是单调的。当高灵敏度唤醒链路检测到信号时将其送至微控制单元的引 脚，微控制单元采用中断机制从休眠状态转至检测状态，随着电子标签向工作区域的信号 稳定区域移动，低灵敏度的唤醒链路也开始工作输出信号，这时微控制单元检测到低灵敏 度唤醒链路的信号后从检测状态进入数据接收的工作状态。针对电子标签从非工作区域进入工作区域，微控制单元分别从低功耗的休眠状态 切换至低功耗的检测状态，再由检测状态进入高功耗的工作状态，完成一次交易后转入休 眠状态。然而传统的电子标签只有一套唤醒链路，为了保证唤醒效果通常灵敏度较高，所以 在工作区域的信号不稳定区域即被转入工作状态，从而极有可能因信号强度不稳的而接收数据失败，导致此次交易失败，所以必须发起第二次交易，从而增加了工作的总时间，导致 功耗增加。针对电子标签在非工作区域有其他同频段噪声干扰的情形，微控制单元从低功耗 的休眠状态转入低功耗的检测状态，但由于低灵敏度的唤醒链路不会被同频段噪声干扰产 生信号，所以微控制单元会再次转入低功耗的休眠状态。然而传统的电子标签由于只有一 套唤醒链路，所以容易被同频段的噪声信号从休眠状态直接切换至工作状态，导致功耗的 增加。作为另一种选择，实施例二，如图5所示，本实用新型中的多个具有不同灵敏度的 唤醒链路也可以选择三个不同灵敏度唤醒链路，包括高灵敏度唤醒链路、中灵敏度唤醒链 路和低灵敏度唤醒链路。电子标签唤醒装置整体电路主要包括微控制单元、电源模块、电源 控制模块、数据接收链路、模式选择模块、高灵敏度唤醒链路、中灵敏度唤醒链路和低灵敏 度唤醒链路。其中微控制单元、电源模块、电源控制模块、数据接收链路、模式选择模块、高灵敏 度唤醒链路和低灵敏度唤醒链路与实施例一中的电路结构原理相似，在此不再详述，新增 加的中灵敏度唤醒链路为，中灵敏度唤醒链路与高灵敏度唤醒链路和低灵敏度唤醒链路电路结构基本相同， 也由检波电路、放大电路、信号整形电路组成的唤醒链路，通过电源模块为其供电，并通过 信号整形电路与微控制单元连接，将整形后的信号传给微控制单元，通过调节其放大电路 使其工作信号介于高灵敏度唤醒链路和低灵敏度唤醒链路的信号之间。其中检波电路优选检波二极管，可以检测电子标签的射频信号。其中放大电路优选单极三极管放大电路，单极三极管放大电路的输入端与检波电 路输出端相连，通过调节其放电电路中的偏执电压来实现调节放大电路的放大倍数。其中信号整形电路优选RC电路，由于RC电路为无源器件，成本低，占用体积小，结 构简单，RC电路的输入端与放大电路的输出端相连，并将放大电路放大后的信号进行信号 整形，RC电路的输出端与微控制单元相连，用于将唤醒信号传输给微控制单元。检波电路、放大电路和信号整形电路也可以根据实际需要选择其他相同或相似功 能的电路。其中，模式选择模块可以按照低灵敏度唤醒链路、中灵敏度唤醒链路和高灵敏度 唤醒链路的各种不同组合来选择不同的工作模式，并由所选择的工作模式唤醒微控制单元 由休眠状态转换到数据接收状态，例如选择只有低灵敏唤醒链路工作模式，选择只有高灵 敏度唤醒链路或者中灵敏度唤醒链路工作模式，选择这三种唤醒链路的两两组合的工作模 式，选择这三种唤醒链路同时工作模式。对于不同工作模式的选择可以根据实际情况人为选择。若本实用新型使用四个或者更多的不同灵敏度的唤醒链路，其电路结构与上述实 施例一和实施例二相类似，在此不再赘述。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种电子标签唤醒装置，其特征在于，包括多个具有不同灵敏度的唤醒链路，其每个唤醒链路检测电子标签的射频信号，并经由 输出端输出相应的唤醒信号；微控制单元，其多个I/O端分别连接所述多个具有不同灵敏度的唤醒链路的输出端， 用于按预选的工作模式利用所接收的一个或多个唤醒链路的唤醒信号将其从休眠状态转 换到数据接收状态。
2.根据权利要求1所述的电子标签唤醒装置，其特征在于，所述的唤醒链路包括 对电子标签射频信号进行检波以生成基带信号的检波电路；连接所述检波电路输出端的放大电路，用于放大所述基带信号； 连接所述放大电路输出端的信号整形电路，其输出端连接所述微控制单元的I/O端， 用于对已放大的基带信号进行整形，以输出唤醒信号。
3.根据权利要求2所述的电子标签唤醒装置，其特征在于，所述的信号整形电路为RC 电路。
4.根据权利要求1所述的电子标签唤醒装置，其特征在于，还包括选择连接所述微控 制单元的模式选择模块，用于预选所述微控制单元的工作模式。
5.根据权利要求4所述的新型电子标签唤醒装置，其特征在于，所述模式选择模块为 设有按键开关和按钮的模块。
6.根据权利要求1所述的电子标签唤醒装置，其特征在于，所述多个具有不同灵敏度 的唤醒链路包括高灵敏度唤醒链路，包括第一检波电路、连接所述第一检波电路输出端的第一放大电 路以及连接所述第一放大电路输出端的第一信号整形电路，第一放大电路对基带放大倍数 大于其他唤醒链路，第一信号整形电路输出端连接所述微控制单元的第一 I/O端，用于对 已放大的基带信号进行整形，以输出唤醒信号；低灵敏度唤醒链路，包括第二检波电路、连接所述第二检波电路输出端的第二放大电 路以及连接所述第二放大电路输出端的第二信号整形电路，第二放大电路对基带放大倍数 小于高灵敏度唤醒链路，第二信号整形电路输出端连接所述微控制单元的第二 I/O端，用 于对已放大的基带信号进行整形，以输出唤醒信号。
7.根据权利要求6所述的电子标签唤醒装置，其特征在于，所述微控制单元的第一I/O 端和第二 I/O端是具有中断功能的I/O端。
8.根据权利要求4所述的电子标签唤醒装置，其特征在于，还包括连接所述微控制单 元的模式选择模块，用于预选所述微控制单元的工作模式；其中所述工作模式包括微控制单元依据低灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号，从休眠状态转换到数据接收状态；微控制单元依据高灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号，从休眠状态转换到数据接收状态；微控制单元依据低灵敏度唤醒链路输出的唤醒信号和高灵敏度唤醒链路输出的唤醒 信号，从休眠状态转换到数据接收状态。专利摘要本实用新型公开一种电子标签唤醒装置，主要解决现有电子标签唤醒装置易导致交易失败，造成电池电量的过度损失，不能调节灵敏度的问题，包括多个具有不同灵敏度的唤醒链路，其每个唤醒链路检测电子标签的射频信号，并经由输出端输出相应的唤醒信号；微控制单元，其多个I/O端分别连接所述多个具有不同灵敏度的唤醒链路的输出端，用于按预选的工作模式利用所接收的一个或多个唤醒链路的唤醒信号将其从休眠状态转换到数据接收状态，还包括连接所述微控制单元的模式选择单元，用于预选所述微控制单元的工作模式；还包括接收电子标签数据的数据接收链路，其输出端连接所述微控制单元的数据输入端。
文档编号G06K7/00GK201876920SQ20102057092
公开日2011年6月22日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者张欣, 郑鑫, 马国松, 马涛 申请人:中兴通讯股份有限公司