射频识别平板式读取器

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射频识别平板式读取器\n技术领域\n[0001] 本发明总地涉及射频识别（radio frequency identification，RFID）技术；更具体地，本发明涉及射频识别（RFID）平板式读取器（reader pad）。\n背景技术\n[0002] RFID系统目前正大量用于多种应用。RFID实施的其中一个常见领域是库存或出售时的产品识别。RFID技术正慢慢代替条形码扫描器技术。在最简单的应用中，将通常称作标签或卡的无源RFID应答器放置在待识别的物体上。随后，RFID读取器用于从该标签获取信息。典型地，电源供电的读取器具有发射和接收信号的收发器。标签也具有从读取器接收信号、以及向读取器回发应答的收发器。标签通常是无源的，且由感生电磁场对其供电。\n[0003] 读取器上电，并由其天线生成一磁场。当读取器和标签相互间极为贴近时，读取器生成的磁场感应到标签中。标签使用这一耦合能量，从而对其电子线路供电。读取器向标签发送询问信号（interrogating signal），作为应答，标签向读取器回发一信号。标签可放置在一物品上，来自标签的应答可用于简单地识别该物品。\n[0004] RFID系统可使用有源标签或无源标签；所述有源标签携载有其自身的动力源，例如电池；所述无源标签不包括动力源，相反，其完全依赖于读取器单元辐射的能量。无源标签读取器持续地或周期地在其附近通过发射能量搜寻存在的无源标签，所述能量可激活任何存在的标签。除非被读取器激活，无源标签不会宣布其存在性。\n发明内容\n[0005] 本发明涉及RFID平板式读取器。在一个方面，RFID平板式读取器包括：至少一嵌入式天线；包括至少一物理端口的RFID读取器模块，所述RFID读取器模块通过至少一个物理端口连接到至少一个嵌入式天线；连接到RFID读取器模块的微控制器模块；以及连接到微控制器模块的无线通信模块。微控制器模块配置为从RFID读取器模块接收数据，以及配置为通过无线通信模块发射数据。\n[0006] RFID平板式读取器可进一步包括连接到微控制器模块的网络模块。微控制模块可配置为从RFID读取器模块接收数据，以及配置为通过网络模块发射数据。\n[0007] 无线通信模块可以是WiFi模块。网络模块可配置为基于TCP/IP协议和通过LAN电缆建立通信。RFID读取器模块可配置为通过LAN电缆从网络模块和微控制器模块接收命令，或配置为通过WiFi连接从无线通信模块和微控制器模块接收命令。微控制器模块可配置为向TCP/IP接口提供用于数据通信的UART。\n[0008] RFID读取器模块可包括多个物理端口。每个物理端口可连接到一天线。当网络电缆和电力电缆连接到RFID平板式读取器时，微控制器模块可配置为开始扫描物理端口。\n[0009] 微控制器模块可配置为检查正扫描的物理端口是队列中的可操作端口还是最后的端口。若该物理端口是可操作端口，通过连接到物理端口的天线询问任何标签、以及处理该天线接收的任何数据，微控制器模块可配置为利用该物理端口。若该物理端口是最后的可操作端口，微控制器模块可配置为扫描队列中的第一端口。\n[0010] RFID读取器模块可包括附加物理端口，该附加物理端口配置为连接RFID读取器模块和外部天线。\n[0011] 微控制器模块可包括处理器和非易失性数据存储器。处理器可配置为在临近RFID读取器模块的区域中，相对于RFID读取器模块的现有询问，监测RFID标签检测中的任何变化。处理器可配置为调节RFID读取器模块的物理端口，从而在RFID读取器模块与RFID标签之间建立RF通信。\n[0012] 在另一方面，本发明提供RFID平板式读取器网络。RFID平板式读取器网络包括多个RFID平板式读取器和连接到该RFID平板式读取器的后端处理单元。每个RFID平板式读取器包括：至少一嵌入式天线；包括至少一物理端口的RFID读取器模块，所述RFID读取器模块通过至少一个物理端口连接到至少一个嵌入式天线；连接到RFID读取器模块的微控制器模块；以及连接到微控制器模块的无线通信模块。微控制器模块配置为从RFID读取器模块接收数据，以及配置为通过无线通信模块发射数据。\n[0013] RFID读取器模块可通过LAN连接或WiFi连接相互连接、以及与后端处理单元连接。\nRFID平板式读取器可配置为向后端处理单元发送数据，以进行进一步处理。\n[0014] 在另一方面，RFID平板式读取器包括多个嵌入式天线；包括多个物理端口的RFID读取器模块，所述RFID读取器模块通过物理端口连接到嵌入式天线；连接到RFID读取器模块的微控制器模块；以及连接到微控制器模块的无线通信模块。微控制器模块配置为从RFID读取器模块接收数据，以及配置为通过无线通信模块发射数据；微控制模块配置为从无线通信模块接收命令，以及配置为向RFID读取器模块发射命令。\n[0015] RFID平板式读取器可进一步包括连接到微控制器模块的网络模块。微控制器模块可配置为通过网络模块从RFID读取器模块接收数据和发送数据，以及配置为从网络模块接收命令和向RFID读取器模块发射命令。\n[0016] RFID读取器模块可包括附加物理端口，该附加物理端口可配置为连接RFID读取器模块和外部天线。\n附图说明\n[0017] 图1是根据本发明一实施例的RFID平板式读取器的框图；\n[0018] 图2是图1中阐释的RFID平板式读取器的外视图；\n[0019] 图3A是UHF RFID读取器模块和微控制器模块的示范性电路图；\n[0020] 图3B是LED控制器的示范性电路图；\n[0021] 图4是图1中描述的RFID读取器模块的接口板的框图；\n[0022] 图5是图1中阐释的RFID平板式读取器的工作机制的流程图；\n[0023] 图6阐释了根据本发明的另一实施例，多个RFID平板式读取器如何通过网络连接，以形成RFID平板式读取器系统。\n具体实施方式\n[0024] 现在将详细提及本发明中公开的RFID平板式读取器的优选实施例，在以下描述中还提供RFID平板式读取器的实例。虽然对本发明中公开的RFID平板式读取器的示范性实施例进行了详细描述，但对本领域技术人员而言，为简明起见可能并未示出对理解RFID平板式读取器而言不是特别重要的某些特征。\n[0025] 此外应该理解的是，本发明中公开的RFID平板式读取器并不受限于以下描述的精确实施例，在不背离其保护范围或精神的情况下，本领域技术人员可对其进行各种更改和调整。例如，在这一公开的范围内，不同阐释性实施例的元件和/或特征可相互组合和/或相互替代。\n[0026] 图1是根据本发明一实施例的RFID平板式读取器的框图。RFID平板式读取器包括UHF RFID天线1、UHF RFID读取器模块2、微控制器模块3、WiFi TCP/IP网络模块4、以及LAN TCP/IP网络模块5。UHF RFID天线1连接到UHF RFID读取器模块2的物理端口1（P1）。外部UHF RFID天线可连接到UHF RFID读取器模块2的物理端口2（P2）。连接的天线配置为检测任何RFID标签的环境（context），作为对RFID平板式读取器的询问的应答。可编程微控制器模块\n3在读周期上控制UHF RFID读取器模块2。作为对标签信息反馈的应答，UHF RFID读取器模块2配置为查询悬而未决的（in air）标签，从而向微控制器模块3回发标签信息。结果，基于折中的数据交换协议，经由一通信链路将受微控制器模块3控制的UHF RFID读取器模块2捕获的RFID标签的信息传送到外部设备。通过LAN TCP/IP网络端口5或通过WiFi TCP/IP网络模块4无线发送数据。应该注意的是，该实施例中的微控制器模块3包括至少一处理器和非易失性数据存储器。应该理解的是，模块5配置为基于TCP/IP协议、通过有线LAN电缆建立通信，WiFi TCP/IP网络模块4配置为通过标准的WiFi TCP/IP协议建立通信。进一步应该注意的是，RFID读取器模块2可包括多个物理端口，其中每个物理端口可连接到嵌入式天线或外部天线。\n[0027] 图2是图1中阐释的RFID平板式读取器的外视图。RFID平板式读取器设计为具有嵌入式UHF RFID天线、以及WiFi或LAN连接性的封装设备。UHF RFID平板式读取器配置为在临近该设备的区域内检测RFID标签，作为对RFID平板式读取器的询问的应答。微控制器模块3中包括的至少一个处理器配置为在临近该设备的区域中，相对于现有询问监测RFID标签检测中的任何变化，从而确定设备数据是否发生变化。至少一个处理器配置为调节UHF RFID读取器模块2的天线端口，从而在RFID读取器模块2与RFID标签之间建立RF通信。所阐释的实施例是为依照微电子学技术且遵从EPC GEN2,ISO18000-6C的RFID读取器模块而设计。\n[0028] 图3A-3B是图1中阐释的RFID平板式读取器的示范性电路图。图3B是LED控制器的示范性电路图。控制信号从微控制器模块3发射出来。该数据将直接传递给微控制器模块3。\n图3A是UHF RFID读取器模块2和微控制器模块3的示范性电路图。该电路处理并调节UHF RFID读取器模块2、LED和天线的天线端口间的数据流。驱动电路的能量由电力电缆提供。读取器模块2通过LAN电缆从网络模块5和微控制器模块3接收命令，或通过WiFi连接从WiFi模块4和微控制器模块3接收命令。\n[0029] 图4是图1中描述的RFID读取器模块2的接口板的框图。其示出了RFID读取器的电路工作原理。对UHF RFID读取器模块2而言，其要求微控制器3向TCP/IP接口提供用于数据通信的UART。通过LAN TCP/IP网络模块5或WiFi网络模块4无线发送数据。\n[0030] 图5是图1中阐释的RFID平板式读取器的工作机制的流程图。参考图5，当网络电缆和电力电缆连接到RFID平板式读取器时，RF平板式读取器开始其处理。RFID平板式读取器随后将开始在每个天线端口连续扫描和处理信号（步骤122）。RFID平板式读取器将检查该端口是否配置为可操作端口，即是否准备由RFID读取器使用该端口（步骤123）。若该天线端口是可操作端口，通过连接到端口的天线询问任何标签、以及处理该天线通过天线端口接收的任何数据，RFID读取器将利用该端口（步骤124）。然后，将检查天线端口是否是扫描队列中RFID读取器最后的可操作端口（步骤125）。若该端口在步骤123中不是可操作端口，处理流程直接去检查其是否是扫描队列中最后的可操作端口（步骤125）。若当前端口是最后的可操作端口，处理流程将转为扫描第一端口（步骤126），并转回到步骤122的端口扫描。若其不是步骤125中最后配置的可操作端口，该处理流程随后将转换为扫描RFID读取器的下一端口（步骤127）。通过微控制器模块3执行上述处理；上述处理持续进行，直到供应给RFID平板式读取器的能量中断（例如，RFID平板式读取器的网络连接丢失、或电力电缆未连接）。\n[0031] 图6阐释了根据本发明的另一实施例，多个RFID平板式读取器如何通过网络连接，以形成RFID平板式读取器系统。参考图6，多个RFID平板式读取器301通过LAN或WiFi（WLAN）连接到网络303，并变成网络303上的多个网络接入点。因此，相同网络303上的RFID平板式读取器301形成用于UHF RFID标签询问的接入点网络。每个RFID平板式读取器301如上所述般工作，接收的数据回发至后端处理单元305，以进行进一步处理。应该理解的是，通过使RFID读取器301经由一网络级联，在这一体系结构下天线端口和平板式读取器的数据可显著增加。\n[0032] 本发明的以上实施例提供了紧凑的超高频（ultra-high frequency，UHF）RFID平板式读取器，其在单一设备内包括嵌入式天线和用于外部天线连接的一个天线端口。RFID平板式读取器也采用WiFi技术，以便改进该设备的连接性。另外，实施例提供了满足大多数工业需求、高度安全、耐用、有扩展性和可靠的RFID读取器。此外，RFID平板式读取器为具有纤薄外形和紧凑尺寸的无风扇设计，从而适合大多数封装、严酷且满是灰尘的工作环境。\n[0033] 虽然特定地结合其许多实施例示出和描述了本发明，但应该注意，在不背离本发明的范围的情况下可做出其他改变和调整。