专利名称：一种工业级超高频rfid固定式读写器的制作方法
技术领域：
一种工业级超高频RFID固定式读写器技术领域[0001]本实用新型涉及RFID读写器领域，更具体的说涉及一种具备远距离数据传输以及广域网数据采集功能的工业级超高频RFID固定式读写器。
背景技术：
[0002]传统RFID读写器，在很大程度上只能通过简单的接口方式如RS232、USB等进行短距离(10米以内)数据输送，从而完成数据与计算机之间的交互。由于其没有利用工业标准的传输设备和传输协议，故具有工作温度范围小、抗干扰能力弱、数据传输速度慢以及无法多设备共网使用等缺陷，极大程度上制约了作为物联网应用系统的批量化和规模化使用， 特别是在复杂工控环境中难以可靠地长时间稳定工作，也就难以适用于离散制造、石油、化工、煤炭等复杂的工业领域。[0003]有鉴于此，本发明人针对现有RFID读写器的上述缺陷深入研究，遂有本案产生。 实用新型内容[0004]本实用新型的目的在于提供一种工业级超高频RFID固定式读写器，以解决现有 RFID读写器传输距离短以及无法实现多设备互联互通的缺陷。[0005]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是[0006]一种工业级超高频RFID固定式读写器，其中，包括多个天线端口、RFID射频模块以及工控接口电路，该RFID射频模块一端与多个天线端口均相连而将天线端口接收到的电子标签数据进行解析接收、处理和解释应答，该RFID射频模块还通过其内置的RS232接口而与工业接口电路进行数据交换。[0007]进一步，该工控接口电路具有MCU处理器，该MCU处理器采用AT91SAM7X256，该 RFID射频模块采用M6E模块、R500模块或R2000模块。[0008]进一步，该工控接口电路还连接有物理层芯片，该物理层芯片则还外接有双进双出的藕合变压器电路，该藕合变压器电路的初级线圈与物理层芯片之间形成有第一滤波电路，该藕合变压器电路的次级线圈与大地之间形成有第二滤波电路。[0009]进一步，该物理层芯片采用DM9161，该藕合变压器电路采用HR911105A，该 HR911105A初级线圈的中间级与DM9161之间形成有上述第一滤波电路，并该第一滤波电路为LC滤波电路；该HR911105A次级线圈的中间级与大地之间形成有上述第二滤波电路，并该第二滤波电路为RC滤波电路。[0010]进一步，该物理层芯片DM9161的TX+端、TX-端、RX+端以及RX-端输出脚还分别与大地之间连接有匹配电阻。[0011]进一步，该藕合变压器电路HR911105A与大地之间还设置有EMC谐振滤波模块。[0012]进一步，该藕合变压器电路HR911105A的外壳与大地相连。[0013]进一步，该读写器还包括上位机和GPIO工业总线，该工控接口电路与上位机相连并进行数据交互，该GPIO工业总线与工控接口电路相连并进行数据交互，该GPIO工业总线具有GPI输入总线和GPO输出总线。[0014]进一步，该读写器还包括工控设备外表壳，该工控设备外表壳与RFID射频模块的连接点采用起热传导作用的钛铝合金平板。[0015]进一步，该工控接口电路还连接有数据缓存FLASH，该数据缓存FLASH采用 SST25VF032B 或 AT45DB032B。[0016]采用上述结构后，本实用新型涉及的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其通过设置有工控接口电路，从而使RFID射频模块中的RS232接口成为内部端口，并通过利用工控接口电路，从而可以让整个RFID读写器具有远传输距离以及实现多设备互联等功效。
[0017]图1为本实用新型涉及一种工业级超高频RFID固定式读写器较佳实施例的电路结构框图；[0018]图2为图1中工控接口电路的具体电路图；[0019]图3为本实用新型涉及一种工业级超高频RFID固定式读写器较佳实施例所采用物理层芯片及藕合变压器电路的具体电路图；[0020]图4为本实用新型涉及一种工业级超高频RFID固定式读写器较佳实施例所采用数据缓存FLASH的具体电路图。[0021]图中[0022]天线端口1RFID射频模块2[0023]工控接口电路3上位机4[0024]GPIO工业总线5。
具体实施方式
[0025]为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。[0026]如图1至图4所示，其为本实用新型较佳实施例涉及的一种工业级超高频RFID固定式读写器，包括多个天线端口 1、RFID射频模块2以及工控接口电路3，图中该天线端口 1仅示出了 1个，但是在实际使用中，该天线端口 1可以根据需要而进行扩展；该RFID射频模块2则一端与多个天线端口 1均相连，从而将天线端口 1接收到的电子标签数据进行解析接收、处理和解释应答等处理，该RFID射频模块2还内置有RS232接口并通过该RS232 接口而与工业接口电路相连，并实现两者之间的数据交换。具体的，该工控接口电路3具有 MCU处理器，在本实施例中该MCU处理器采用AT91SAM7X256，而该RFID射频模块2则可以采用M6E模块、R500模块或R2000模块。而该读写器还包括上位机4和GPIO工业总线5， 该工控接口电路3与上位机4相连并进行数据交互，该GPIO工业总线5与工控接口电路3 相连并进行数据交互，该GPIO工业总线5具有GPI输入总线和GPO输出总线，该GPI输入总线一旦检测到传感或使能信号，即触发工控接口电路3的MCU处理器进行相关事件的处理，而GPO输出总线则是在MCU处理器在进行某种控制功能时根据需要而输出一个或多个使能控制信号，用于使能外围设备。[0027]这样，本实用新型通过设置有工控接口电路3，从而使RFID射频模块2中的RS2323/4页接口成为内部端口，并通过利用工控接口电路3，从而可以让整个RFID读写器具有远传输距离以及实现多设备互联等功效。优选地，如图4所示，该工控接口电路3还连接有数据缓存FLASH，该数据缓存FLASH采用SST25VF032B或AT45DB032B。如此一旦上位机4与工控接口电路3之间的通讯出现中断，该工控接口模块会自动启用数据缓存FLASH而进行离线工作，待通讯恢复后则会将工作记录会传给上位机4。[0028]如图2所示，该工控接口电路3由AT91SAM7X256-AU主芯片的97脚和98脚连接 18. 432MhZ的晶振，同时配合电容C13和电容C14产生本振工作频率之后，该MCU处理器开始工作将射频模块的TTL信号通过MCU处理器的PAO (RXDO),PA1 (T)(DO)脚进行数据解析后再由MCU处理器的PB端口转发给工控以太网电路或其它的CAN接口、USB接口、485电路寸。[0029]由于工业以太网的MAC层采用AT91SAM7X256自带的嵌入式10/100M以太网MAC控制器来实现，但并未提供物理层接口，故在本实施例中，该工控接口电路3还连接有物理层芯片，该物理层芯片则还外接有双进双出的藕合变压器电路，该藕合变压器电路的初级线圈与物理层芯片之间形成有第一滤波电路，该藕合变压器电路的次级线圈与大地之间形成有第二滤波电路。具体的，该物理层芯片采用DM9161，该藕合变压器电路采用HR911105A， 为了实现藕合变压器电路的稳写可靠藕合，该HR911105A初级线圈的中间级与DM9161之间形成有上述第一滤波电路，并该第一滤波电路为LC滤波电路；该HR911105A次级线圈的中间级与大地之间形成有上述第二滤波电路，并该第二滤波电路为RC滤波电路。具体请参阅图3所示，DM9161芯片43脚和42脚连接了 25MHZ晶体振荡器，再配合对地电容C19和电容C20进行滤波过滤，以获得稳定的DM9161本振工作频率；为了起到抗干扰、防雷击以及匹配阻抗等多功能的作用，该物理层芯片DM9161的TX+端、TX-端、RX+端以及RX-端(分别为7，8，3，4脚)分别与大地之间连接着75欧姆阻抗的R6、R5、R7以及R8，然后再连接至双进双出的藕合变压器电路HR911105A的初级1，2和3，6脚进行藕合变压。[0030]具体的，该LC滤波电路是由HR911105A初级线圈的中间级4，5脚通过C23/10UF电容连入DM9161的信号地5、6、46引脚上而形成；该RC滤波电路是由HR911105A的输出即次级线圈中间级分别连接75欧姆的电阻再经过InF电容连接至大地中，而与次级输出脚TX+ 端、TX-端、RX+端以及RX-端形成；优选的，该HR911105A的内部还内置了共模磁珠，该共模磁珠用于消除EMC干扰，并将已被消除EMC干扰的信号通过引脚1，2，3，6输出TX+，TX_， RX+, RX-连接到工业以太网网络中。[0031]为了方便状态指示，该藕合变压器电路的10，11分别连接至DM9161的DUPLEX和 LINK引脚上，而9，12脚则连接3. 3V供电，完成状态指示，从而可以直观的显示网络的通讯状态。同时，该藕合变压器电路HR911105A与大地之间还设置有EMC谐振滤波模块，该EMC 谐振滤波模块在本实施例中为75欧的电阻后，再经过InF的电容而实现；另外该藕合变压器电路HR911105A的外壳与大地相连，在本实施例中，其为HR911105A的外壳13和14脚， 从而实现多重干扰设计，使得在复杂恶劣的工控环境下能稳定应用。[0032]该读写器还包括工控设备外表壳，该工控设备外表壳具体是由厚度为3MM的铝钛合金超高导热特性的板材经压、焊等工艺制成，并同时配合有高防护端子，从而保证设备能达到IP等级IP55 ；该工控设备外表壳与RFID射频模块2的连接点采用起热传导作用的钛铝合金平板，从而能形成完整的对流传导散热架构，能保证设备长时间并稳定可靠运行。5[0033]综上所述，本实用新型涉及的工业级RFID读写器，其能支持局域网、广域网、城际网、互联网等超远距离范围远程监控数据在线采集、多设备互联互通与脱机离线工作，从而可实现时速200KM环境下的批量化每秒180张电子标签的数据采集功能，而且读取距离最高可达30米以上，真正解决了行业应用的难题，可广泛应用于物流仓储、高速公路ETC车辆管理等。同时本实用新型通过设置离线数据保存功能，当读写器与工控网络出现通讯中断时，可以很容易地将RFID射频模块2所采集到的实时数据进行堆栈式离线备份，达到离线脱机工作的目的。比如，4Mbit的FLASH可以实现至少10万条以上的记录保存；该 SST25VF032T的1，2，5，6脚分别连接至工控接口电路3的处理器PA12、PA16、PA17和PA18 上，而实现离线工作时的数据通讯缓存，而FLASH的3脚为WP保护脚，拉高电平可以实现 FLASH内部数据的写保护功能；7脚为VDD3. 3V供电，而8脚为FLASH的工作使能脚。[0034]上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
权利要求1.一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，包括多个天线端口、RFID射频模块以及工控接口电路，该RFID射频模块一端与多个天线端口均相连而将天线端口接收到的电子标签数据进行解析接收、处理和解释应答，该RFID射频模块还通过其内置的 RS232接口而与工业接口电路进行数据交换。
2.如权利要求1所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该工控接口电路具有MCU处理器，该MCU处理器采用AT91SAM7X256，该RFID射频模块采用M6E模块、 R500模块或R2000模块。
3.如权利要求1所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该工控接口电路还连接有物理层芯片，该物理层芯片则还外接有双进双出的藕合变压器电路，该藕合变压器电路的初级线圈与物理层芯片之间形成有第一滤波电路，该藕合变压器电路的次级线圈与大地之间形成有第二滤波电路。
4.如权利要求3所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该物理层芯片采用DM9161，该藕合变压器电路采用HR911105A，该HR911105A初级线圈的中间级与 DM9161之间形成有上述第一滤波电路，并该第一滤波电路为LC滤波电路；该HR911105A次级线圈的中间级与大地之间形成有上述第二滤波电路，并且该第二滤波电路为RC滤波电路。
5.如权利要求4所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该物理层芯片DM9161的TX+端、TX-端、RX+端以及RX-端输出脚还分别与大地之间连接有匹配电阻。
6.如权利要求4所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该藕合变压器电路HR911105A与大地之间还设置有EMC谐振滤波模块。
7.如权利要求4所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该藕合变压器电路HR911105A的外壳与大地相连。
8.如权利要求1所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该读写器还包括上位机和GPIO工业总线，该工控接口电路与上位机相连并进行数据交互，该GPIO工业总线与工控接口电路相连并进行数据交互，该GPIO工业总线具有GPI输入总线和GPO输出总线ο
9.如权利要求1所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该读写器还包括工控设备外表壳，该工控设备外表壳与RFID射频模块的连接点采用起热传导作用的钛铝合金平板。
10.如权利要求1所述的一种工业级超高频RFID固定式读写器，其特征在于，该工控接口电路还连接有数据缓存FLASH，该数据缓存FLASH采用SST25VF032B或AT45DB032B。
专利摘要本实用新型公开一种工业级超高频RFID固定式读写器，包括多个天线端口、RFID射频模块以及工控接口电路，该RFID射频模块一端与多个天线端口均相连而将天线端口接收到的电子标签数据进行解析接收、处理和解释应答，该RFID射频模块还通过其内置的RS232接口而与工业接口电路进行数据交换。本实用新型通过设置有工控接口电路，从而使RFID射频模块中的RS232接口成为内部端口，并通过利用工控接口电路，从而可以让整个RFID读写器具有远传输距离以及实现多设备互联等功效。
文档编号G06K7/10GK202275417SQ20112037056
公开日2012年6月13日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者李忠明, 李金华, 钟志明 申请人:厦门英诺尔电子科技股份有限公司