一种UHF标签打印机的RFID读写系统及读写方法与流程

一种uhf标签打印机的rfid读写系统及读写方法
技术领域
[0001]
本发明属于标签打印机技术领域，具体涉及一种uhf标签打印机的rfid读写系统及读写方法。


背景技术：

[0002]
现有的uhf(ultra high frequency,特高频无线电波)rfid标签打印机的rfid读写系统主要包括主控制系统、rfid读写器、天线以及rfid标签，其中主控系统主要负责与rfid读写器的通信以及显示作用，rfid读写器以及天线是整个系统的核心，rfid读写器以及天线是控制系统以及rfid标签的枢纽，它主要负责与标签进行数据传输的途径以及向标签提供能量。同时，它还要负责对信号的处理，与主控系统的通信等功能。天线的作用是能量的发射源，天线性能的好坏，决定了rfid标签的读写距离以及读写数量。
[0003]
随着rfid(radio frequency identification)技术的广泛应用，其所涉及的领域也越来越广泛，所以rfid标签打印机也应运而生。然而，在现有的rfid标签打印机中，存在着很多问题，由于rfid标签打印机是一张一张的读写，而rfid标签又是高密集，所以经常会出现误读(读写到其他标签上)，多读(每次读写几张标签)，读不到等现象，所以现有的rfid标签打印机，一部分机型只适用几种指定类别的rfid标签，另一部分适用大部分rfid标签的打印机操作起来特别繁琐，对不同标签要设置不同的发射功率，同时还要调整天线的位置等对操作者来说都是相当复杂的。
[0004]
因此，如何设计一款适用大部分rfid标签，且操作简单的rfid标签打印机是业界亟待解决的问题。


技术实现要素：

[0005]
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种uhf标签打印机的rfid读写系统及读写方法，用于解决现有技术中手动调节天线的缺陷。
[0006]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种uhf标签打印机的rfid读写系统，用于对rfid标签进行读写操作，所述标签打印机的rfid读写系统包括天线300a、功率调节模块和控制部分100a；
[0007]
所述控制部分100a用于接收rfid标签400a的反馈数据，并根据所述反馈数据向所述功率调节模块发出第一控制指令；所述反馈数据至少包括rfid标签的rssi值以及读到的rfid标签的张数；
[0008]
所述功率调节模块根据所述第一控制指令调节天线发射信号的功率。
[0009]
可选地，所述uhf标签打印机的rfid读写系统还包括位置调节模块；
[0010]
所述控制部分100a还用于根据所述反馈数据向所述位置调节模块发出第二控制指令；
[0011]
所述位置调节模块根据所述第二控制指令调节天线的位置。
[0012]
可选地，所述功率调节模块包括与所述控制部分100a连接的rfid读写模块，所述
rfid读写模块与天线连接；所述rfid读写模块包括rfid集成芯片20a、功率放大器50a和耦合器60a；
[0013]
所述rfid集成芯片用于输出调制信号，所述调制信号经所述功率放大器放大后通过所述天线进行辐射；
[0014]
所述天线(300a)与所述功率放大器50a通过所述耦合器60a进行耦合；
[0015]
所述rfid集成芯片还用于接收rfid标签(400a)的反馈数据，并对所述反馈数数进行处理，处理后的反馈数据被传输至所述控制部分。
[0016]
可选地，所述rfid读写模块还包括：
[0017]
第一信号转换模块，用于将所述rfid集成芯片输出的双端差分信号转换成单端的调制信号；
[0018]
第二信号转换模块，用于将rfid标签的反馈数据转换为双端差分信号。
[0019]
可选地，所述第一信号转换模块连接于所述rfid集成芯片与所述功率放大器之间，包括依次连接的第一阻抗匹配网络30a和第一巴伦40a；
[0020]
所述第二信号转换模块连接于所述rfid集成芯片与所述耦合器之间，包括依次连接的第二阻抗匹配网络80a和第二巴伦90a。
[0021]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种uhf标签打印机的rfid读写方法，所述方法包括：
[0022]
接收所述rfid标签的反馈数据，所述反馈数据至少包括rfid标签的rssi值以及读到的rfid标签的张数；
[0023]
根据所述反馈数据调节天线发射信号的功率。
[0024]
可选地，当rssi>-10dbm且读到一张标签时，至少一次降低天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间且读到一张标签为止；
[0025]
当rssi<-25dbm且读到一张标签时，至少一次增加天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间且读到一张标签为止。
[0026]
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种uhf标签打印机的rfid读写方法，所述方法包括：
[0027]
接收所述rfid标签的反馈数据，所述反馈数据至少包括rfid标签的rssi值以及读到的rfid标签的张数；
[0028]
根据所述反馈数据同时调节天线的位置和天线发射信号的功率。
[0029]
可选地，所述方法包括：
[0030]
当rssi>-10dbm且读到两张标签时，至少一次降低天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间，若此时只读到一张标签，则不调节天线的位置，若仍读到两张标签，则至少一次向前移动天线，直到仅能读到一张标签为止；
[0031]
当rssi值在-10dbm～-25dbm之间且读到两张标签时，至少一次降低天线发射信号的功率，若此时权能读到一张标签，则不调节天线的位置，若此时读到两张标签，则至少一次向前移动天线，直到仅能读到一张标签为止；
[0032]
当rssi<-25dbm且读到两张标签时，至少一次增加天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间，若此时仅读到一张标签，则不调节天线的位置，若仍读到两张标签，则至少一次向前移动天线，直到仅能读到一张标签为止。
[0033]
可选地，所述读写方法包括：
[0034]
当rssi值在-10dbm～-25dbm之间且读到两张标签时，至少一次向前移动天线，直到仅能读到一张标签为止；
[0035]
当rssi<-25dbm且读到一张标签时，至少一次向后移动天线，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间且只读到一张标签；
[0036]
当rssi<-25dbm且读到两张标签时，至少一次向前移动天线，直到仅读到一张标签为止，若此时rssi值在-10dbm～-25dbm之间，则不调节天线发射信号的功率，若rssi<-25dbm，则至少一次增加天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间且只读到一张标签。
[0037]
如上所述，本发明的一种uhf标签打印机的rfid读写系统及读写方法，具有以下有益效果：
[0038]
一方面，本发明通过控制器接收rfid标签的反馈数据信号并根据所述反馈数据对天线的位置和天线发射功率进行自动调节，提高了自动化程度。
[0039]
另一方面，通过自动调节天线的位置，可以适用多种类的rfid标签，同时可以灵活处理不同标签的读写需求。
附图说明
[0040]
图1为本发明一实施例中一种uhf标签打印机的rfid读写系统的原理框图；
[0041]
图2为本发明另一实施例中一种uhf标签打印机的rfid读写系统的原理框图。
具体实施方式
[0042]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0043]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0044]
实施例1
[0045]
rfid标签打印机，是一种可以读取和写入rfid标签(亦称为：电子标签)ic芯片数据，同时将数据内容可视化打印在标签表面的打印设备。其中，rfid标签打印机中的rfid读写系统，包括控制部分100a，rfid读写模块200a，天线300a。控制部分100a与rfid读写模块200a通过串口、spi或者其他通信方式进行数据通信。rfid读写模块200a接收到控制部分100a发送的命令后，输出一个在超高频段的数据，通过天线300a辐射出去，此时rfid标签400a与天线间进行电磁感应进行耦合，从而对rfid标签400a进行数据读写。由于rfid标签打印机是一张一张的读写，而rfid标签又是高密集，所以经常会出现误读，当出现数据读写错误时(包括未感应到rfid标签、读到几张rfid标签、读到标签写不进数据等错误)，会影响
到打印效果。因此，为了实现最优的读写效果，需要对天线300a位置或/和天线发射信号的功率进行调节。如图1所示，本实施例提供一种uhf标签打印机的rfid读写系统，用于对rfid标签进行读写操作，能实现天线发射信号功率与天线位置的自动调节，以确保打印效果，其中，标签打印机的rfid读写系统包括天线300a、调节装置500a和控制部分100a；其中，调节装置是用于调节天线发射信号的功率，则可以认为是功率调节模块。在本实施例中，rfid读写模块200a作为本发明的功率调节模块。
[0046]
控制部分100a用于接收rfid标签400a的反馈数据，并根据反馈数据向功率调节模块发出第一控制指令；功率调节模块根据第一控制指令调节天线发射信号的功率。
[0047]
需要说明的是，同一类rfid标签只在最开始做一次匹配，匹配成功后，天线发射信号的功率都是固定的不再做调节。
[0048]
由于天线与rfid标签耦合，调节天线发射信号的功率的方式可以通过rfid标签的反馈数据来判断。其中rfid标签的反馈数据包括rfid标签的rssi值以及读到的rfid标签的张数。
[0049]
rssi(received signal strength indication)是接收信号强度值，是rfid标签返回给rfid读写模块的值，该值太小，接收灵敏度低，该值太大，rfid标签反射太强，干扰大。因此，将这个范围设置在-10～-25dbm时读写效果较好。
[0050]
在本实施例中，初始阶段rfid读写模块的发射功率为15dbm，读写rfid初始阶段，标签走到天线下方，rfid标签返回两个值，一个是rssi值，一个是标签张数。本发明要达到的效果是：只读到一张标签且rssi值在-10dbm～-25dbm之间。
[0051]
下面对调节方法进行进一步说明：
[0052]
当rssi>-10dbm且读到一张标签时，此时证明天线的位置正确，但是发射信号的功率过高，此时降低rfid模块的发射功率，则相应的天线发射信号的功率减小，记录此时的rssi值，若没有达到目标区域(-10dbm～-25dbm)，则至少一次将天线发射信号的功率降低，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间，且只读到一张标签。
[0053]
当rssi<-25dbm，读到一张标签，此时证明天线的位置正确，但是发射信号的功率过低，此时增加rfid模块的发射功率，则相应的天线发射信号的功率增大，记录此时的rssi值，若没有达到目标区域(-10dbm～-25dbm)，则至少一次将天线发射信号的功率提高，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间，且只读到一张标签。
[0054]
需要说明的是，在一具体的实施例中，不论是提高天线发射信号的功率还是降低天线发射信号的功率，每次都改变同样的数值，该数值具体可以是1dbm。
[0055]
实施例2
[0056]
在实施例1的基础上，本实施例提供一种uhf标签打印机的rfid读写系统，用于对rfid标签进行读写操作，标签打印机的rfid读写系统包括天线300a、调节装置500a和控制部分100a；其中，在本施例中，调节装置用于调节天线发射信号的功率和天线的位置，则可以认为是包括功率调节模块和位置调节模块71a。天线发射信号的功率调节可以采用rfid读写模块来实现，天线的位置的调节可以采用步进电机，步进电机设置于打印机上，与控制部分连接，通过控制部分控制。
[0057]
控制部分100a用于接收rfid标签400a的反馈数据，并根据反馈数据向功率调节模块发出第一控制指令，向位置调节模块发出第二控制指令；功率调节模块根据第一控制指
令调节天线发射信号的功率，位置调节模块根据第二控制指令调节天线的位置。在本实施例中，第一控制指令和第二控制指令可以是一条指令，包含在一起，也可以是两条分开的指令，本发明不作进一步限定。
[0058]
需要说明的是，同一类rfid标签只在最开始做一次匹配，匹配成功后，天线的位置和天线发射信号的功率都是固定的不再做调节。
[0059]
由于天线与rfid标签耦合，调节天线发射信号的功率和天线的位置的方式可以通过rfid标签的反馈数据来判断。其中rfid标签的反馈数据包括rfid标签的rssi值以及读到的rfid标签的张数。
[0060]
rssi(received signal strength indication)是接收信号强度值，是rfid标签返回给rfid读写模块的值，该值太小，接收灵敏度低，该值太大，rfid标签反射太强，干扰大。因此，将这个范围设置在-10～-25dbm时读写效果较好。
[0061]
在本实施例中，初始阶段rfid读写模块的发射功率为15dbm，读写rfid初始阶段，标签走到天线下方，rfid标签返回两个值，一个是rssi值，一个是标签张数。本发明要达到的效果是，只读到一张标签且rssi值在-10dbm～-25dbm之间。
[0062]
下面对调节方法进行进一步说明：
[0063]
1)当rssi>-10dbm且读到一张标签时，此时证明天线的位置正确，但是发射功率过高，此时至少一次降低天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间，且只读到一张标签。
[0064]
2)当rssi>-10dbm且读到两张标签时，则至少一次降低天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间，若此时只读到一张标签，则不调节天线的位置，若此时仍读到两张标签，则至少一次向前移动天线，直到仅能读到一张标签为止。在本实施例中，定义沿着rfid标签前进的方向为前。
[0065]
3)当rssi值在-10dbm～-25dbm之间，且读到一张标签，不做调整。
[0066]
4)当rssi值在-10dbm～-25dbm之间，读到两张标签，则至少一次降低天线发射信号的功率，若通过多次调节天线发射信号的功率不能读到一张标签，则改变天线的位置；具体地，至少一次向前移动天线，直到仅能读到一张标签为止；
[0067]
5)当rssi<-25dbm且读到一张标签时，此时证明天线的位置正确，但是发射功率过低，此时至少一次增加天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间，且只读到一张标签；
[0068]
6)当rssi<-25dbm且读到两张标签时，此时至少一次增加天线发射信号的功率，若能够使rssi值在-10dbm～-25dbm之间且仅能读到一张标签，则不调节天线的位置，若仍能读到两张标签，则至少一次向前移动天线，使得rssi值在-10dbm～-25dbm之间且仅能读到一张标签。
[0069]
需要说明的是，在一具体的实施例中，不论是增加天线发射信号的功率还是降低天线发射信号的功率，每次都改变同样的数值，该数值具体可以是1dbm。而不论是向前移动天线或者向后移动天线，每次都改变同样的数值，该数值具体可以是1mm。
[0070]
实施例3
[0071]
与实例2不同的是，实施例2是以调节天线发射信号的功率为主，调节天线的位置为辅，而在本实施例中是调节天线的位置为主，调节天线发射信号的功率为辅。
[0072]
下面对调节方法进行进一步说明：
[0073]
1)当rssi>-10dbm时，无论是否读到多张标签，均只能先调节发射功率，再调节天线的位置。
[0074]
2)当rssi值在-10dbm～-25dbm之间且读到两张标签时，则至少一次向前移动天线，使rssi值在-10dbm～-25dbm之间且仅能读到一张标签为止。
[0075]
3)rssi<-25dbm且读到一张标签时，至少一次向后移动天线，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间，且只读到一张标签。
[0076]
4)当rssi<-25dbm且读到两张标签时，至少一次向前移动天线，直到仅读到一张标签为止，若rssi值在-10dbm～-25dbm，则不调整天线发射信号的功率，否则至少一次增加天线发射信号的功率，直到rssi值在-10dbm～-25dbm之间且只读到一张标签为止。
[0077]
需要说明的是，在一具体的实施例中，不论是增加天线发射信号的功率还是降低天线发射信号的功率，每次都改变同样的数值，该数值具体可以是1dbm。而不论是向前移动天线或者向后移动天线，每次都改变同样的数值，该数值具体可以是1mm。
[0078]
在本发明中调节功能主要包括两部分，一个是天线的位置的调节，另一个是天线发射信号的功率的调节，先调节天线发射信号的功率还是先调节天线的位置，本发明并不作具体限定，只要只读到一张标签且rssi值在-10dbm～-25dbm之间即可达到最优读写效果。
[0079]
在本发明中，从天线300a接收到rfid标签400a反馈回的数据后，送入rfid集成芯片20a进行处理，最终反馈给mcu控制器10a，mcu控制器10a，mcu控制器会通过返回的数据进行判断，通过控制位置调节模块71a调整天线的位置，通过功率调节模块调节对天线发射信号功率的调节，使得仅能读到一张标签且rssi值在-10dbm～-25dbm之间，从而实现天线与rfid标签400a的最优匹配，通过控制rfid集成芯片20a，调节功率放大器50a的发射功率，从而使天线300a的辐射范围最优化，最终达到最优的读写效果。
[0080]
在实施例1、2和实施例3中，如图2所示，rfid读写模块包括rfid集成芯片20a、功率放大器50a和耦合器60a；
[0081]
天线300a与功率放大器50a通过耦合器60a进行耦合；
[0082]
rfid集成芯片用于输出调制信号，调制信号经功率放大器放大后通过天线进行辐射；
[0083]
rfid集成芯片还用于接收rfid标签400a的反馈数据，并对反馈数数进行处理。
[0084]
当rfid集成芯片20a接收到控制器10a的输出发送命令后，输出调制信号，该调制信号包括超高频载波和有效数据，由于rfid集成芯片20a发射出的功率很小，所以要经过后端的功率放大器50a进行功率调节，最终通过天线300a辐射出去。在本发明中，调节天线发射信号的功率实际上是调节功率放大器的功率。
[0085]
由于rfid集成芯片输出与接收端口均为差分信号端口，数据传输过程中要经过平衡和不平衡转换。
[0086]
在一些实施例中，rfid读写模块还包括：
[0087]
第一信号转换模块，用于将rfid集成芯片输出的双端差分信号转换成单端的调制信号；
[0088]
第二信号转换模块，用于将rfid标签的反馈数据转换为双端差分信号。
[0089]
在一些实施例中，第一信号转换模块连接于rfid集成芯片与功率放大器之间，第一信号转换模块包括依次连接的第一阻抗匹配网络30a和第一巴伦40a；
[0090]
第二信号转换模块连接于rfid集成芯片与耦合器之间，第二信号转换模块包括依次连接的第二阻抗匹配网络80a和第二巴伦90a。
[0091]
rfid集成芯片20a发送数据后，通过第一阻抗匹配网络30a和第一巴伦40a，将双端输入差分信号转换成单端输出的调制信号，该调制信号在经过功率放大耦合到天线上辐射出去。rfid集成芯片20a接收数据时，第二巴伦90a以及第二阻抗匹配网路80a，将天线300a接收到的数据从单端调制信号转换为双端差分信号，送入rfid集成芯片20a，进行数据分析，该接收到的数据是自动调节功能唯一的信息来源。
[0092]
其中，第一阻抗匹配网络为lc阻抗匹配网络，第二阻抗匹配网络为lc阻抗匹配网络。
[0093]
在本发明中，控制器可以是中央处理单元(central processing unit,cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor,dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit,asic)、微控制单元(microcontroller unit；mcu)、现场可编程门阵列(field programmable gate array,fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0094]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0095]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0096]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0097]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0098]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的
部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0099]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0100]
集成的模块/单元若以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括:能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom,read-only memory)、随机存取存储器((ram,random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0101]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。