一种集感知与识别于一体的RFID标签系统的制作方法

一种集感知与识别于一体的rfid标签系统
技术领域
1.本发明涉及rfid标签技术领域，更具体的是涉及集感知与识别于一体的rfid标签系统技术领域。


背景技术：

2.rfid是通过阅读器与标签直接非接触式的数据通信，从而达到识别的目的的一种技术。随着5g、云计算、大数据、传感器等数字化技术应用的高速发展，为rfid的规模化应用，并同时诞生了具有传感能力的rfid传感标签，其在身份识别、物流、交通、防伪、食品以及资产管理等方面有着广泛的应用。
3.通常，阅读器和标签进行连接时，阅读器无法直接获取环境数据，例如环境湿度等数据。为了扩大rfid的数据读取能力，可以使之既可以像传统rfid一样由阅读器设置或更改标签上的存储的与物体相关的信息，同时也可以让阅读器获取环境数据。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：实现由一个rfid系统同时实现读取标签储存的信息和环境感知两个功能，为了解决上述技术问题，本发明提供一种集感知与识别于一体的rfid标签系统。
5.为了实现以上目的具体采取以下技术方案：
6.一种集感知与识别于一体的rfid标签系统,包括传感器模块、阅读器和标签，标签包括射频前端模块、模式切换开关、识别模式协议状态机、感知模式协议状态机；所述模式切换开关为单刀双掷开关；
7.所述射频前端模块的输入端与阅读器通过射频信号通信连接，射频前端模块的输出端连接到模式切换开关的公共触点，模式切换开关的第一触点连接识别模式协议状态机，模式切换开关的第二触点连接到感知模式协议状态机，感知模式协议状态机通过标准总线连接到传感器模块；
8.识别模式协议状态机为识别模式提供协议，感知模式协议状态机为感知模式提供协议，识别模式时，阅读器设置或更改标签上存储的与读取对象相关的信息，感知模式时，阅读器通过标签获取环境参数。
9.优选地，所述标准总线采用spi总线。
10.优选地，所述射频前端模块包括积分器、判别器、反向器和spi适配电路，所述阅读器发出的信号从积分器和反向器的输入端输入，积分器的输出端连接到判别器的输入端，判别器的输出端连接到spi适配电路的输入端，射频前端模块输出时钟信号和总线信号。
11.优选地，所述spi适配电路包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第三电阻、第二比较器、第一开关和第二开关，第一电阻的一端作为所述spi适配电路的输入端，第一电阻的另一端连接到第二比较器的输入端，第二比较器的输出端作为所述spi适配电路的输出端，第二电阻、第一电容和第三电阻的一端均连接到第一电阻和第二比较器之间的线上，第二
电阻和第三电阻的另一端分别连接第一开关的一端和第二开关的一端，第一开关的另一端、第一电容的另一端和第二开关的另一端接地；第一开关由所述时钟信号控制，第二开关由所述总线信号控制。
12.优选地，所述识别模式中，采用gen
‑
2协议实现阅读器和标签的信息交换。
13.优选地，所述感知模式中，阅读器通过select指令向标签发送信息。
14.优选地，所述模式切换开关由所述阅读器发出的模式切换指令控制。
15.本发明的有益效果如下：
16.本发明通过识别模式协议状态机和感知模式协议状态机的设置得以实现识别模式和感知模式两项模式，并有一个单刀双掷开关进行功能切换，两个协议不同时工作防止协议冲突；由阅读器直接控制模式切换开关，操作更方便和智能化；射频前端模块的结构设计能很好地提取总线信号和时钟信号；感知模式和识别模式通过不同的信息交换方式与标签交换信息，实现环境感知和标签存储的数据的读取。
附图说明
17.图1为实施例1的集感知与识别于一体的rfid标签系统的结构示意图；
18.图2为实施例2的射频前端模块的结构示意图；
19.图3为实施例2的spi适配电路的结构示意图。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1
23.本实施例的一种集感知与识别于一体的rfid标签系统,如图1所示，包括传感器模块、阅读器和标签，标签包括射频前端模块、模式切换开关、识别模式协议状态机、感知模式协议状态机，其中模式切换开关、识别模式协议状态机、感知模式协议状态机构成一个协议栈；所述模式切换开关为单刀双掷开关；
24.所述射频前端模块的输入端与阅读器通过射频信号通信连接，射频前端模块的输出端连接到模式切换开关的公共触点，模式切换开关的第一触点连接识别模式协议状态机，模式切换开关的第二触点连接到感知模式协议状态机，感知模式协议状态机通过标准总线连接到传感器模块；
25.识别模式协议状态机为识别模式提供协议，感知模式协议状态机为感知模式提供协议，识别模式时，阅读器设置或更改标签上存储的与读取对象相关的信息，感知模式时，阅读器通过标签获取环境参数。
26.作为优选方案，所述标准总线采用spi总线，且所述模式切换开关由所述阅读器发出的模式切换指令控制。
27.两种模式下，在不同协议的辅助下，标签和阅读器有不同的数据交换方式以实现不同功能。
28.在本实施例中，感知模式中，阅读器通过select指令向标签发送信息，标签通过标准总线与传感器模块相连接，rfid通过标准总线向传感器模块发送指令，并通过标准总线获取传感器数据；在识别模式中采用的是gen
‑
2协议获取信息，阅读器可以通过write/read命令来实现和标签的数据交换。
29.在工作时，当标签得到模式切换指令后，将关闭当前工作的协议状态机，同时激活另一个协议状态机，在标签收到模式切换指令后，将把开关切换至另一种协议状态机下，在任何时刻，标签都有且仅有一个协议状态机处于激活状态。
30.实施例2
31.本实施例的方案基于实施例1，是对射频前端模块的优选设置，如图2所示，射频前端模块包括积分器、判别器、反向器和spi适配电路，所述阅读器发出的信号从积分器和反向器的输入端输入，积分器的输出端连接到判别器的输入端，判别器的输出端连接到spi适配电路的输入端，射频前端模块输出时钟信号和总线信号。
32.在本实施例中，参阅图3，spi适配电路包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第三电阻、第二比较器、第一开关和第二开关，第一电阻的一端作为所述spi适配电路的输入端，第一电阻的另一端连接到第二比较器的输入端，第二比较器的输出端作为所述spi适配电路的输出端，第二电阻、第一电容和第三电阻的一端均连接到第一电阻和第二比较器之间的线上，第二电阻和第三电阻的另一端分别连接第一开关的一端和第二开关的一端，第一开关的另一端、第一电容的另一端和第二开关的另一端接地；第一开关由所述时钟信号控制，第二开关由所述总线信号控制。
33.该电路用rc电路对数据信号进行延迟和补偿，调整信号使其符合spi协议。当输入spi适配电路的信号为”0”时，spi适配电路的输出也为低电平；当输入为“1”时电容c开始充电，输出的总线信号会延迟一段时间再变成高电平，接着当数据信号回到低电平时，时钟信号到来控制第一开关k1，第二电阻r2接入电路，rc电路的放电速度变慢，因此时钟信号存在时电容的输出电压可以高于第一比较器的阈值，总线信号在时钟信号存在时能够保持为“1”，时钟信号消失后，等到总线信号变为低电平后控制第二开关k2使第一电容c1迅速放电复位，以便其能处理下一个数据。