一种超低功耗电子标签及控制方法与流程

1.本发明涉及电子标签领域，尤其涉及一种超低功耗电子标签及控制方法。


背景技术：

2.常规电子标签方式获取设备信息，存在以下问题：
3.1、电子标签使用年限有限，存在使用年限短的问题；
4.2、无需任何认证就可以看到设备信息，存在信息安全性问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例的主要目的在于提出一种超低功耗电子标签及控制方法，至少解决电子标签使用年限短的问题。
6.本发明实施例提供一种超低功耗电子标签，所述电子标签包括短程通信模块和nb主控模块，其中：
7.所述短程通信模块，用于在近距离通信nfc读写设备接近所述电子标签时，生成用于唤醒所述电子标签的唤醒信号；
8.所述nb主控模块，用于根据所述唤醒信号，退出超低功耗待机状态，并进入工作状态。
9.优选地，所述nb主控模块，还用于在进入工作状态后，通过所述短程通信模块获取所述nfc读写设备的身份信息，并根据所述nfc读写设备的身份信息，对所述nfc读写设备进行身份认证，以便在对所述nfc读写设备的身份认证通过后，向所述nfc读写设备传输数据，或者根据所述nfc读写设备的远程通信指令，与网络侧进行远程通信。
10.优选地，所述nb主控模块，还用于在待机状态定时器的超低功耗待机时长结束时，退出超低功耗待机状态，并进入工作状态。
11.优选地，所述nb主控模块，还用于接收网络侧的远程控制指令，并根据所述远程控制指令，进行相应操作。
12.本发明实施例提供一种超低功耗电子标签的控制方法，所述方法包括：
13.所述电子标签的短程通信模块在近距离通信nfc读写设备接近所述电子标签时，生成用于唤醒所述电子标签的唤醒信号；
14.所述电子标签的窄带nb主控模块在所述唤醒信号的唤醒下，退出超低功耗待机状态，并进入工作状态。
15.优选地，所述方法还包括：
16.所述nb主控模块在进入工作状态后，通过所述短程通信模块获取所述nfc读写设备的身份信息，并根据所述nfc读写设备的身份信息，对所述nfc读写设备进行身份认证。
17.优选地，所述根据所述nfc读写设备的身份信息，对所述nfc读写设备进行身份认证包括：
18.所述nb主控模块从本地预存的身份信息列表中查询所述nfc读写设备的身份信
息，若找到，则对所述nfc读写设备的身份认证成功；
19.或者，所述nb主控模块将所述nfc读写设备的身份信息发送至网络侧，并接收网络侧对所述nfc读写设备的身份认证结果。
20.优选地，所述方法还包括：
21.所述nb主控模块在对所述nfc读写设备的身份认证通过后，所述nb主控模块向所述nfc读写设备传输数据；
22.和/或，所述nb主控模块在对所述nfc读写设备的身份认证通过后，所述nb主控模块根据所述nfc读写设备的远程通信指令，与网络侧进行远程通信。
23.优选地，所述方法还包括：
24.所述电子标签的待机状态定时器在超低功耗待机时长结束时，唤醒所述nb主控模块，使所述nb主控模块退出超低功耗待机状态，并进入工作状态。
25.优选地，所述方法还包括：
26.所述nb主控模块接收网络侧的远程控制指令，并根据所述远程控制指令，进行相应操作。
27.本发明实施例提供了一种超低功耗电子标签及控制方法，nb主控模块在超低功耗待机状态下的功耗为3ua，短程通信模块不需要任何功耗，从而使得电子标签在待机时功耗可以降到3ua，大大延长了电子标签的使用寿命，此外，所述短程通信模块通过nfc无感快速激活nb主控模块，使用更便捷，体验更佳。
附图说明
28.图1是本发明实施例提供的一种超低功耗电子标签的结构示意图；
29.图2是图1所述超低功耗电子标签的第一控制流程图；
30.图3是图1所述超低功耗电子标签的第二控制流程图；
31.图4是本发明实施例提供的一种超低功耗电子标签的具体结构示意图。
具体实施方式
32.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
33.本发明实施例提出一种超低功耗电子标签，通过nfc读写设备或者定时器激活电子标签并进行信息认证和信息读写；利用nb(narrow band，窄带)物联网进行无线网络通信以实现远程数据查询、获取，以及超低功耗电子标签的超低功耗控制。所述超低功耗电子标签主要应用于长时间处于待机，定期查询设备信息，或者通过短程通信方式查询设备信息的场景。
34.其中，本发明实施例所述的超低功耗指电池供电即可以实现电子标签具有10年的超长使用年限。
35.下面结合图1至图3对本发明进行详细说明。
36.图1是本发明实施例提供的一种超低功耗电子标签的结构示意图，如图1所示，所述超低功耗电子标签包括nb主控模块和短程通信模块，其中，
37.所述短程通信模块，用于在近距离通信nfc读写设备接近所述电子标签时，生成用于唤醒所述电子标签的唤醒信号；
38.所述nb主控模块，用于根据所述唤醒信号，退出超低功耗待机状态，并进入工作状态。
39.本实施例通过nfc实现无感快速激活电子标签，使用更便捷，体验更佳。
40.进一步地，所述nb主控模块还用于在进入工作状态后，通过所述短程通信模块获取所述nfc读写设备的身份信息，并根据所述nfc读写设备的身份信息，对所述nfc读写设备进行身份认证，以便在对所述nfc读写设备的身份认证通过后，向所述nfc读写设备传输数据，或者根据所述nfc读写设备的远程通信指令，与网络侧进行远程通信。
41.所述nfc读写设备的身份信息可以是nfc读写设备的imei(international mobile equipment identity，国际移动设备识别码)，nb主控模块获取nfc读写设备的imei后，可以从本地预存的身份信息列表中查询所述nfc读写设备的身份信息，若找到，则对所述nfc读写设备的身份认证成功，或者将所述nfc读写设备的imei发送至网络侧，并接收网络侧根据该imei对所述nfc读写设备的身份认证结果。
42.其中，所述本地预存的身份信息列表中的身份信息可以是pc等外设通过nb主控模块的usb或uart等接口发送给nb主控模块的，也可以是网络侧通过nb网络发送给nb主控模块。
43.其中，所述网络侧，例如网络侧的数据中心中也可以预存身份信息列表，这样网络侧就可以在收到nb主控模块发出的身份认证请求时，在预存的身份信息列表中，查询该身份认证请求中的imei，并在查询到时，经由nb物联网将身份认证成功的结果返回给nb主控模块，否则经由nb物联网将身份认证失败的结果返回给nb主控模块。
44.本实施例通过短程通信实现信息交互和身份认证，保证了信息安全性。
45.进一步地，所述nb主控模块在唤醒后，pc等外设可以利用所述nb主控模块的usb或uart等接口实现简单的逻辑操作，所述nb读写设备以及网络侧也可以利用唤醒的所述nb主控模块实现简单的逻辑操作，例如电子标签所在设备的开机、关机、模式选择、权限设置、增加数据、删除数据等等。
46.进一步地，所述nb主控模块还用于在待机状态定时器的超低功耗待机时长结束时，退出超低功耗待机状态，并进入工作状态。也就是说，在没有外部nfc读写设备唤醒所述nfc主控模块的情况下，nb主控模块也可以每隔一段时间自动唤醒，进入工作模式。
47.其中，该时间段的长短可以由网络侧按照nb网络标准进行设置。
48.所述nb主控模块在唤醒后，可以接收网络侧的远程控制指令，并根据所述远程控制指令，进行相应操作，例如与网络侧数据中心进行设备信息等数据交互，又例如，根据网络侧的超低功耗模式控制指令，退出工作模式，进入超低功耗模式，等等。
49.在实际应用中，所述超低功耗电子标签中还可以包括nb通信模块，这样，所述nb主控模块通过所述nb通信模块与网络侧交互，实现无线通信和对电子标签的超低功耗模式控制。
50.简而言之，本实施例的超低功耗电子标签通过nb主控模块的usb和uart与其他外设进行数据通信；通过短程通信模块(或称近距离通信模块)实现设备信息认证；通过nb网络实现远程认证；通过nb主控模块的外部接口实现简单的逻辑操作。一方面，通过nfc与nfc读写设备进行通信，实现无感快速信息认证，读取设备信息和控制设备简单逻辑工作，另一方面，通过nb主控模块和nb通信模块实现无线通信和系统的超低功耗模式控制。本实施例
的超低功耗电子标签在处于psm超低待机功耗模式时，作为激活电子标签的nfc通信模块并不产生任何功耗，所以电子标签整体功耗非常低，整机功耗约3ua左右，适用于天然气、水表、管道(天然气管道等)、电网、电力设备等需要周期性更新状态的设备，cpe、路由器等需要快速认证的设备，智能家电等需要远程控制的设备。
51.图2是图1所述超低功耗电子标签的第一控制流程图，如图2所示，所述方法可以包括：
52.步骤s201：所述电子标签的短程通信模块在近距离通信nfc读写设备接近所述电子标签时，生成用于唤醒所述电子标签的唤醒信号。
53.步骤s202：所述电子标签的窄带nb主控模块在所述唤醒信号的唤醒下，退出超低功耗待机状态，并进入工作状态，即退出psm待机模式，进入工作模式。
54.本实施例的方法通过nfc实现无感快速激活电子标签，使用更便捷，体验更佳。
55.所述方法还可以包括：
56.步骤s203：所述nb主控模块在进入工作状态后，通过所述短程通信模块获取所述nfc读写设备的身份信息，并根据所述nfc读写设备的身份信息，对所述nfc读写设备进行身份认证。
57.在一个实施方式中，所述nb主控模块从本地预存的身份信息列表中查询所述nfc读写设备的身份信息，若找到，则对所述nfc读写设备的身份认证成功。
58.所述nfc读写设备的身份信息可以是nfc读写设备的imei，此时，所述nb主控模块在通过短程通信获取nfc读写设备的imei后，可以从本地预存的身份信息列表中查询所述nfc读写设备的身份信息，若找到，则对所述nfc读写设备的身份认证成功，若未找到，则对所述nfc读写设备的身份认证失败。
59.其中，所述本地预存的身份信息列表中的身份信息可以是pc等外设通过nb主控模块的usb或uart等接口发送给nb主控模块的，也可以是网络侧通过nb网络发送给nb主控模块。
60.在另一实施方式中，所述nb主控模块将所述nfc读写设备的身份信息发送至网络侧，并接收网络侧对所述nfc读写设备的身份认证结果。
61.所述nfc读写设备的身份信息可以是nfc读写设备的imei，此时，所述nb主控模块在通过短程通信获取nfc读写设备的imei后，可以将所述nfc读写设备的imei发送至网络侧，并接收网络侧根据该imei对所述nfc读写设备的身份认证结果。具体地说，所述网络侧，例如网络侧的数据中心中也可以预存身份信息列表，这样网络侧就可以在收到nb主控模块发出的身份认证请求时，在预存的身份信息列表中，查询该身份认证请求中的imei，并在查询到时，经由nb物联网将身份认证成功的结果返回给nb主控模块，否则经由nb物联网将身份认证失败的结果返回给nb主控模块。
62.本实施例通过短程通信实现信息交互和身份认证，保证了信息安全性。
63.所述方法还可以包括：
64.步骤s204：所述nb主控模块在对所述nfc读写设备的身份认证通过后，所述nb主控模块向所述nfc读写设备传输数据，例如，所述nb主控模块向所述nfc读写设备传输设备信息。
65.所述方法还可以包括：
66.所述nb主控模块在唤醒后，所述nb主控模块可以根据所述nfc读写设备的远程通信指令，与网络侧进行远程通信，pc等外设可以利用所述nb主控模块的usb或uart等接口实现简单的逻辑操作，所述nb读写设备以及网络侧也可以利用唤醒的所述nb主控模块实现简单的逻辑操作，例如电子标签所在设备的开机、关机、模式选择、权限设置、增加数据、删除数据等等。
67.在所述nb主控模块被所述nfc读写设备唤醒后，如果所述nfc读写设备远离所述超低功耗电子标签，则所述超低功耗电子标签的短程通信模块不再生成唤醒信号，此时nfc主控模块退出工作状态，并进入超低功耗待机状态，即退出工作模式，进入psm待机模式。
68.图3是图1所述超低功耗电子标签的第二控制流程图，如图3所示，所述方法可以包括：
69.步骤s301：所述电子标签的待机状态定时器在超低功耗待机时长结束时，唤醒所述nb主控模块，使所述nb主控模块退出超低功耗待机状态，并进入工作状态，即退出psm待机模式，进入工作模式。
70.也就是说，在没有外部nfc读写设备唤醒所述nfc主控模块的情况下，nb主控模块也可以每隔一段时间自动唤醒，进入工作模式。
71.其中，该时间段的长短可以由网络侧按照nb网络标准进行设置。
72.步骤s302：所述nb主控模块接收网络侧的远程控制指令，并根据所述远程控制指令，进行相应操作，例如与网络侧数据中心进行设备信息等数据交互，又例如，根据网络侧的超低功耗模式控制指令，退出工作模式，进入超低功耗模式，等等。
73.在实际应用中，所述nb主控模块通过所述超低功耗电子标签中的nb通信模块与网络侧交互，实现无线通信和对电子标签的超低功耗模式控制。
74.在所述nb主控模块自动唤醒后，所述nb主控模块在空闲后的一段时间内，退出工作状态，并进入超低功耗待机状态，即退出工作模式，进入psm待机模式。
75.nb主控模块处于超低功耗待机模式(即psm待机模式)时，如果没有外界唤醒信号，nb主控模块每间隔一段时间(可以按照nb网络标准进行设置)自行唤醒一次，并与数据中心进行通信。本实施例中，唤醒nb主控模块的外界信号并没有使用开关或者蓝牙、wifi等方式，而是使用nfc模块(包括短程通信模块和nfc天线)，主要原因是nfc模块实现触发信号的功能，自身不需要供电，当nfc读写设备靠近nfc模块时，nfc模块会产生自激电场，从而使得nfc模块的控制信号发生信号反转，该信号的变化会激活nb主控模块，nb主控模块会从超低功耗待机模式唤醒，因此在功耗方面由于本实施例使用的nfc模块不需要任何功耗，使得整个电子标签处于待机时的功耗可以降低到3ua(即，待机时，nfc主控模块的功耗约为3ua，nfc模块没有功耗，因此整个电子标签的待机功耗约为3ua)。另外，相对于普通的按键开关，nfc读写设备接近所述nfc模块，可以实现近距离非接触式的唤醒nb主控模块，体验更好、更便捷。
76.图4是本发明实施例提供的一种超低功耗电子标签的具体结构示意图，如图4所示，所述超低功耗的电子标签包括电源管理模块、nb主控模块、nb通信模块以及短程通信模块。
77.nb主控模块控制整个电子标签系统的工作，当外部供电源给电源管理模块供电时，nb主控模块控制电源管理模块给nb主控模块、nb通信模块、短程通信模块等各部分供
电，确保电子标签系统正常工作。nb主控模块在上电之后有两种工作模式，一种是处于psm超低功耗待机状态，nb主控模块的待机功耗为3ua左右，唤醒nb主控模块退出psm超低功耗状态的方式有两种，一种是网络侧设置nb主控模块处于待机状态的定时器，nb主控模块处于待机时长结束之后，定时器会将nb主控模块唤醒，退出psm超低待机状态模式，进入正常工作模式；另一种是nfc读写设备给nfc短程通信模块发送触发信号，触发信号引起nb主控模块的wakeup in管脚发生电平变化，从而唤醒nb主控模块退出psm超低功耗待机模式，进入正常工作模式。nb主控模块另一种工作模式是处于无线通信状态，与短程通信模块正常通信，获取外部请求或者向外部发送数据，然后通过nb通信模块以利用nb网络实现与数据中心的远程通信，实现数据的远程无线收发，完成通信之后，nb主控模块控制电子标签系统再次进入psm超低功耗待机模式。
78.在应用图4的超低功耗电子标签时，首先通过nb主控模块的usb或者uart将信息和指令代码写入nb主控模块中，nb主控模块进入待机状态；nfc读写设备接近本实施例的电子标签以激活该电子标签，并通过nfc与本实施例的电子标签进行短程通信，完成认证，获取本实施例电子标签中存储的信息和指令代码；如果需要远程通信，nfc读写设备通过nfc与本实施例的电子标签进行短程通信，完成认证，发送远程通信指令，然后本实施例的电子标签就会与数据中心进行远程通信。另外，在没有nfc读写设备激活本实施例的电子标签时，本实施例的电子标签也可以自动唤醒，并在自动唤醒后与数据中心进行远程通信。
79.本实施例通过nfc激活处于超低待机功耗的电子标签，并通过短程通信进行信息交互和身份认证，利用nb物联网实现远程通信和系统的超低功耗控制。具体地，本实施例选择nfc模块(包括短程通信模块和nfc天线)进行近场通信，nfc模块实现触发信号的功能，自身不需要供电，当nfc读写设备靠近nfc模块时，nfc模块会产生自激电场，从而使得nfc模块的控制信号发生信号反转，该信号的变化会激活nb主控模块，nb主控模块会从超低功耗模式唤醒。因此相对于普通的按键开关，nfc模块可以实现近距离非接触式的控制nb主控模块，相对于蓝牙等其他无线通信，本实施例使用的nfc模块不需要任何功耗，从而使得整个电子标签处于待机时的功耗可以降低到3ua。
80.以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。