阅读说明：本技术 一种物联网无线分时rfid终端 (A kind of wireless timesharing RFID terminal of Internet of Things ) 是由 海克洪 王迎曙 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种物联网无线分时RFID终端,包括供电单元、收发控制单元、射频读写单元、射频分时控制单元以及多个读卡天线,其中：射频分时控制单元的输出端口与多个读卡天线相连,射频分时控制单元用于依次瞬时激活多个读卡天线；收发控制单元的控制端口与射频分时控制单元的控制端口相连,收发控制单元用于控制射频分时控制单元依次瞬时激活多个读卡天线；射频读写单元的第一通信端口与收发控制单元的通信端口相连,射频读写单元的第二通信端口与射频分时控制单元的输入端口相连,射频读写单元用于读写读卡天线内的RFID卡。本发明可在短时间内快速读写多张RFID卡,做到近似同时读写多张RFID卡。(The present invention provides a kind of wireless timesharing RFID terminals of Internet of Things, including power supply unit, transmitting-receiving control unit, radio frequency read-write cell, radio frequency Time-sharing control unit and multiple card reading antennas, wherein: the output port of radio frequency Time-sharing control unit is connected with multiple card reading antennas, and radio frequency Time-sharing control unit is for the successively multiple card reading antennas of momentary actuation；The control port of transmitting-receiving control unit is connected with the control port of radio frequency Time-sharing control unit, and transmitting-receiving control unit is for controlling the radio frequency Time-sharing control unit successively multiple card reading antennas of momentary actuation；First communication port of radio frequency read-write cell is connected with the communication port of transmitting-receiving control unit, and the second communication port of radio frequency read-write cell is connected with the input port of radio frequency Time-sharing control unit, and radio frequency read-write cell is used for the RFID card read and write in card reading antennas.The present invention can multiple RFID cards of fast reading and writing in a short time, accomplish that approximation reads while write multiple RFID cards.)

一种物联网无线分时RFID终端

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体而言，涉及一种物联网无线分时RFID终端。

背景技术

RFID是射频识别的英文缩写，物联网RFID终端是一种能读写RFID卡数据的自动识别设备，通常包括控制器、RFID读卡器及天线，一般还包括无线模块，用于与用户设备交互。通常情况下，实现一张RFID卡的信息读取，需要一个读卡器芯片和一个RFID读写天线。在很多的RFID系统应用场合，需要短时间快速读写多张RFID卡。为实现这个目的，通常的做法是通过一个读卡器芯片读写完一张RFID卡后再读写另一张RFID卡。这种方法的读写速度取决于换卡的速度，一般读写速度不高，无法满足短时间快速读写的需求。

发明内容

本发明解决的问题是：传统的物联网RFID终端无法满足短时间快速读写多张RFID卡的需求。

为解决上述问题，本发明提供一种物联网无线分时RFID终端，包括供电单元、收发控制单元、射频读写单元、射频分时控制单元以及多个读卡天线，所述收发控制单元、所述射频读写单元、所述射频分时控制单元的供电端口均与所述供电单元相连，其中：

所述射频分时控制单元的输出端口与多个所述读卡天线相连，所述射频分时控制单元用于依次瞬时激活多个所述读卡天线；

所述收发控制单元的控制端口与所述射频分时控制单元的控制端口相连，所述收发控制单元用于控制所述射频分时控制单元依次瞬时激活多个所述读卡天线；

所述射频读写单元的第一通信端口与所述收发控制单元的通信端口相连，所述射频读写单元的第二通信端口与所述射频分时控制单元的输入端口相连，所述射频读写单元用于读写所述读卡天线内的RFID卡。

可选的，所述收发控制单元适于与移动终端无线连接，用于将所述射频收发单元读取的所述RFID卡的数据上传至所述移动终端或通过所述射频收发单元将数据写入所述RFID卡。

可选的，所述收发控制单元包括蓝牙模块和蓝牙天线模块，所述蓝牙模块的RF端口与所述蓝牙天线模块相连，所述蓝牙模块的SPI端口与所述射频读写单元的第一通信端口相连，所述蓝牙模块的控制端口与所述射频分时控制单元的控制端口相连。

可选的，所述射频读写单元包括读写卡芯片和天线匹配电路，所述读写卡芯片的通信端口与所述收发控制单元的通信端口相连，所述读写卡芯片的串口经所述天线匹配电路与所述射频分时控制单元的输入端口相连。

可选的，所述射频分时控制单元包括多个天线开关芯片，多个所述天线开关芯片的控制端口均与所述收发控制单元的控制端口相连，多个所述天线开关芯片的输入端口均与所述射频读写单元的第二通信端口相连，多个所述天线开关芯片的输出端口与多个所述读卡天线分别对应相连。

可选的，所述供电单元包括电池BT3、开关管Q10、按键SW6及按键检测电路，所述电池BT3与所述开关管Q10组成供电回路，所述开关管Q10的控制端与所述收发控制单元的控制端口相连并经所述按键SW6接地，所述按键检测电路的输入端经所述按键SW6接地，所述按键检测电路的输出端与所述收发控制单元的控制端口相连。

可选的，所述按键检测电路包括电源VCCT、电阻R45和二极管D6，所述电源VCCT依次经所述电阻R45、所述二极管D6接地，所述电阻R45、所述二极管D6的公共端经所述按键SW6接地。

可选的，所述供电单元还包括电容C83，所述电容C83与所述按键SW6并联。

相对于现有技术，本发明所述的物联网无线分时RFID终端具有以下优势：

(1)本发明所述的物联网无线分时RFID终端可在短时间内快速读写多张RFID卡，做到近似同时读写多张RFID卡；

(2)本发明所述的本物联网无线分时RFID终端还可与用户的移动终端进行无线连接，集控制与通信于一体，具有较高的集成度，从而物联网无线分时RFID终端运行速度快、更加稳定；

(3)本发明所述的物联网无线分时RFID终端实现了成本与功能的良好平衡，功耗低、实用性强，具有广阔的市场前景和良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例所述的物联网无线分时RFID终端的结构框图；

图2为本发明实施例所述的物联网无线分时RFID终端的另一结构框图；

图3为本发明实施例所述的收发控制单元的电路图；

图4为本发明实施例所述的射频读写单元的电路图；

图5、图6为本发明实施例所述的射频分时控制单元的电路图；

图7为本发明实施例所述的供电单元的电路图。

附图标记说明：

10-供电单元；20-收发控制单元；201-蓝牙天线模块；202-蓝牙模块；30-射频读写；301-读写卡芯片；302-天线匹配电路；40-射频分时控制单元；401-天线开关芯片；50-读卡天线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，其为本实施例中物联网无线分时RFID终端的结构框图；其中，所述物联网无线分时RFID终端包括供电单元10、收发控制单元20、射频读写单元30、射频分时控制单元40以及多个读卡天线50，所述收发控制单元20、所述射频读写单元30、所述射频分时控制单元40的供电端口均与所述供电单元10相连，其中：

所述射频分时控制单元40的输出端口与多个所述读卡天线50相连，所述射频分时控制单元40用于依次瞬时激活多个所述读卡天线50；

所述收发控制单元20的控制端口与所述射频分时控制单元40的控制端口相连，所述收发控制单元20用于控制所述射频分时控制单元40依次瞬时激活多个所述读卡天线50；

所述射频读写单元30的第一通信端口与所述收发控制单元20的通信端口相连，所述射频读写单元30的第二通信端口与所述射频分时控制单元40的输入端口相连，所述射频读写单元30用于读写所述读卡天线50内的RFID卡。

其中，供电单元10用于为系统的各个组成部分进行供电；所谓依次瞬时激活多个读卡天线50，即在极短时间内依次激活多个读卡天线50，从而实现短时间快速读写多张RFID卡的目的。

本实施例中，当需要短时间快速读写多张RFID卡时，收发控制单元20会控制射频分时控制单元40分时瞬时激活多个读卡天线50，每激活一个读卡天线50，便通过射频读写单元30读写被激活的读卡天线50内的RFID卡，从而依次快速读写多张RFID卡的数据。由于收发控制单元20与射频分时控制单元40之间为高速通信，可做到近似同时读写多张RFID卡。

这样，本实施例中的物联网无线分时RFID终端可在短时间内快速读写多张RFID卡，做到近似同时读写多张RFID卡。

本实施例以读卡天线50的数量为4个进行说明，但并不形成对本实施例的物联网无线分时RFID终端的限制。

可选的，所述收发控制单元20适于与移动终端无线连接，用于将所述射频收发单元读取的所述RFID卡的数据上传至所述移动终端或通过所述射频收发单元将数据写入所述RFID卡。

一般的，物联网RFID终端通常与移动终端设备进行连接，如手机、电脑等，用户可以方便的通过移动终端下发命令，控制物联网RFID终端读写RFID卡的数据并显示。为方便携带，传统的物联网RFID终端通常与移动终端无线连接，因而传统的物联网RFID终端通常包括控制器、读卡器、天线及无线模块，控制器与无线模块分别设置。一般的，分立设置的电子元件之间需要导线连接进行信号传递，连接的导线越多，信号传递的速度越慢。即传统的物联网RFID终端中，控制器与无线模块需要连接导线，一定程度上影响信号的传递速度，且导线连接可能存在不稳定的状况，导致设备运行不稳定。

这样，本实施例的物联网无线分时RFID终端中，收发控制单元20还可与用户的移动终端进行无线连接，集控制与通信于一体，具有较高的集成度，从而本实施例的物联网无线分时RFID终端运行速度快、更加稳定。

可选的，如图2所示，所述收发控制单元20包括蓝牙模块202和蓝牙天线模块201，所述蓝牙模块202的RF端口与所述蓝牙天线模块201相连，所述蓝牙模块202的SPI端口与所述射频读写单元30的第一通信端口相连，所述蓝牙模块202的控制端口与所述射频分时控制单元40的控制端口相连。

其中，蓝牙模块202的SPI端口即为收发控制单元20的通信端口，蓝牙模块202的控制端口即为收发控制单元20的控制端口。本实施例所述的蓝牙模块202为集控制与通信于一体的蓝牙模块，蓝牙模块202通过蓝牙天线模块201与移动终端进行交互。

本实施例优选蓝牙模块202为CC2541蓝牙芯片，蓝牙天线模块201包括蓝牙天线及蓝牙天线的匹配电路，CC2541蓝牙芯片经蓝牙天线的匹配电路与蓝牙天线相连。如图3所示，蓝牙天线模块201为常见的蓝牙天线模块，其具体电路在此不再赘述。

CC2541蓝牙芯片将RF收发器的出色性能和一个业界标准的增强型8051MCU、系统内可编程闪存存储器、8kBRAM和很多其它功能强大的特性和外设组合在一起。如图3所示，CC2541蓝牙芯片包括RF_N引脚、RF_P引脚、P0系列引脚以及P1系列引脚等，本实施例中，蓝牙模块202的RF端口包括RF_N引脚和RF_P引脚，蓝牙模块202的SPI端口包括多个P1引脚中的P1_5引脚、P1_6引脚及P1_7引脚，蓝牙模块202的控制端口包括P0_6引脚、P0_7引脚、P1_1引脚及P1_4引脚。

这样，本实施例的收发控制单元20既可控制射频分时控制单元40依次瞬时激活多个RFID卡，也可实现与用户移动终端之间的无线通信，从而实现了集控制与通信于一体。

可选的，如图2所示，所述射频读写单元30包括读写卡芯片301和天线匹配电路302，所述读写卡芯片301的通信端口与所述收发控制单元20的通信端口相连，所述读写卡芯片301的串口经所述天线匹配电路302与所述射频分时控制单元40的输入端口相连。

本实施例中，读写卡芯片301的数量为一个。其中，读写卡芯片301的通信端口即为射频读写单元30的第一通信端口，天线匹配电路302与射频分时控制单元40输入端口相连的端口即为射频读写单元30的第二通信端口。

如图4所示，本实施例优选读写卡芯片301为MFRC522芯片，天线匹配电路302包括EMC滤波电路、接收电路及谐振电路，天线匹配电路302为常见的电路，其具体结构在此不再赘述。MFRC522芯片包括D1-D7引脚、VMID引脚、TX1引脚、TX2引脚以及RX引脚等，读写卡芯片301的通信端口包括MFRC522芯片的D5引脚、D6引脚以及D7引脚，其中：D5引脚与CC2541蓝牙芯片的P1_5引脚相连，用于SCK_RC信号传输；D6引脚与CC2541蓝牙芯片的P1_6引脚相连，用于MOSI_RC信号传输；D7引脚与CC2541蓝牙芯片的P1_7引脚相连，用于MISO_RC信号传输。读写卡芯片301的串口包括MFRC522芯片的TX1引脚、TX2引脚以及RX引脚，MFRC522芯片的TX1引脚、TX2引脚依次经EMC滤波电路、谐振电路与射频分时控制单元40的输入端口相连，EMC滤波电路、谐振电路的公共端经接收电路与MFRC522芯片的RX引脚相连，TX1引脚、TX2引脚用于数据发送，RX用于数据接收。MFRC522芯片的VMID引脚与接收电路相连，用于产生RX引脚输入信号的偏置。

这样，本实施例的射频读写单元30可读写读卡天线50内的RFID卡的数据。

目前，市面上还存在一种物联网RFID终端，包括控制器、一个读卡器、一个天线开关及蓝牙，可实现同时读写多张RFID卡。由于同时读写多张RFID卡的功能较为强大，实现此功能的读卡器价格昂贵，不适用一般用户，无法大规模普及，且功耗高。因而传统的物联网RFID终端无法很好的平衡成本与功能，往往顾此失彼，要求读写速度变便会造成成本高昂，要求成本低廉便会失去读写速度。而本实施例中的物联网无线分时RFID终端只包括一个读写卡芯片，其实现的功能仅为一次读写一张RFID卡，可选用价格较低的读卡芯片，在保证近似同时读写多张RFID卡功能的同时，极大地降低了成本。在成本上，适用于一般用户，利于大规模普及，实用性强；在功能上，实现了近似同时读写多张RFID卡，读写速度高、功耗低，从而本实施例中的物联网无线分时RFID终端实现了成本与功能的良好平衡，功耗低、实用性强，具有广阔的市场前景和良好的经济效益。

可选的，如图2所示，所述射频分时控制单元40包括多个天线开关芯片401，多个所述天线开关芯片401的控制端口均与所述收发控制单元20的控制端口相连，多个所述天线开关芯片401的输入端口均与所述射频读写单元30的第二通信端口相连，多个所述天线开关芯片401的输出端口与多个所述读卡天线50分别对应相连。

其中，射频分时控制单元40的控制端口包括多个天线开关芯片401的控制端口，射频分时控制单元40的输入端口包括多个天线开关芯片401的输入端口，射频分时控制单元40的输出端口包括多个天线开关芯片401的输出端口。

如图5和图6所示，本实施例优选天线开关芯片401为UPG2214TB芯片，UPG2214TB芯片的VCONT1引脚、VCONT2引脚为天线开关芯片401的控制端口，UPG2214TB芯片的IN引脚为天线开关芯片401的输入引脚，UPG2214TB芯片的OUT1引脚、OUT2引脚为天线开关芯片401的输出引脚。以读卡天线50有4个为例，分别为第一读卡天线、第二读卡天线、第三读卡天线和第四读卡天线，则本实施例中的UPG2214TB芯片有4个，分别为第一开关芯片、第二开关芯片、第三开关芯片及第四开关芯片，第一开关芯片和第二开关芯片为一组，第三开关芯片和第四开关芯片为一组，第一开关芯片、第二开关芯片、第三开关芯片、第四开关芯片分别对应第一读卡天线、第二读卡天线、第三读卡天线、第四读卡天线。

如图5和图6所示，第一开关芯片的IN引脚、第二开关芯片的IN引脚依次经谐振电路、EMC滤波电路分别与MFRC522芯片的TX2引脚、TX1引脚相连，第一开关芯片的VCONT2引脚、第二开关芯片的VCONT2引脚相连后再与CC2541蓝牙芯片的P0_6引脚相连，第一开关芯片的VCONT1引脚、第二开关芯片的VCONT1引脚相连后再与CC2541蓝牙芯片的P0_7引脚相连，第一开关芯片的OUT2引脚经第一读卡天线与第二开关芯片的OUT2引脚相连，第一开关芯片的OUT1引脚经第二读卡天线与第二开关芯片的OUT1引脚相连。第三开关芯片的IN引脚、第四开关芯片的IN引脚依次经谐振电路、EMC滤波电路分别与MFRC522芯片的TX2引脚、TX1引脚相连，第三开关芯片的VCONT2引脚、第四开关芯片的VCONT2引脚相连后再与CC2541蓝牙芯片的P1_1引脚相连，第三开关芯片的VCONT1引脚、第四开关芯片的VCONT1引脚相连后再与CC2541蓝牙芯片的P1_4引脚相连，第三开关芯片的OUT2引脚经第三读卡天线与第四开关芯片的OUT2引脚相连，第三开关芯片的OUT1引脚经第四读卡天线与第四开关芯片的OUT1引脚相连。

本实施例中，当需要快速读写4个读卡天线50内的RFID卡时，CC2541蓝牙芯片控制4个UPG2214TB芯片分时瞬时激活4个读卡天线50，如CC2541蓝牙芯片的P0_6引脚、P0_7引脚、P1_1引脚及P1_4引脚同时对应输出“1”、“0”、“0”、“0”，则控制第一开关芯片激活第一读卡天线，即可读写第一读卡天线内的RFID卡的数据；随即CC2541蓝牙芯片的P0_6引脚、P0_7引脚、P1_1引脚及P1_4引脚同时对应输出“0”、“1”、“0”、“0”，则控制第二开关芯片激活第二读卡天线，即可读写第二读卡天线内的RFID卡的数据；以此类推，即可实现短时间内快速读写4张RFID卡。

这样，本实施例的射频分时控制单元40可分时瞬时激活多个读卡天线50。

可选的，如图7所示，所述供电单元10包括电池BT3、开关管Q10、按键SW6及按键检测电路，所述电池BT3与所述开关管Q10组成供电回路，所述开关管Q10的控制端与所述收发控制单元20的控制端口相连并经所述按键SW6接地，所述按键检测电路的输入端经所述按键SW6接地，所述按键检测电路的输出端与所述收发控制单元20的控制端口相连。

其中，开关管Q10用于控制供电回路的导通与关断，按键SW6用于启动或关闭物联网无线分时RFID终端，按键检测电路用于检测按键SW6的状态输出检测信号，收发控制单元20用于根据所述检测信号控制开关管Q10的导通与关断。开关管Q10可为MOS管、IGBT等，本实施例以MOS管为例进行说明，开关管Q10的控制端为MOS管的栅极。如图3所示，收发控制单元20的控制端口还包括CC2541蓝牙芯片的P0_0引脚和P0_1引脚，P0_0引脚与MOS管的栅极相连，P0_1引脚与按键检测电路的输出端相连。

这样，本实施例的物联网无线分时RFID终端可根据用户按键SW6的状态控制系统的开启与关闭，更加人性化。

可选的，所述收发控制单元20还用于在所述按键检测电路检测到按键SW6长按时控制所述开关管Q10关断。

若根据按键一次便控制开关管Q10导通，进而控制系统运行，可能发生用户误触的情况，不利于系统的正常运行。

这样，本实施例可避免发生用户误触按键SW6导致系统停止运行的情况，有利于保证系统的正常运行。

可选的，所述收发控制单元20还用于在所述按键检测电路检测到按键一次时延时控制所述开关管Q10导通。

由于系统初始化需要时间，若检测到按键SW6按下便立即控制开关管Q10导通，无法保证系统的正常运行。

这样，本实施例在检测到按键一次时延时控制开关管Q10导通，有利于保证系统的正常运行，避免发生故障。

可选的，如图7所示，所述按键检测电路包括电源VCCT、电阻R45和二极管D6，所述电源VCCT依次经所述电阻R45、所述二极管D6接地，所述电阻R45、所述二极管D6的公共端经所述按键SW6接地。

其中，按键SW6与二极管D6的公共端为按键检测电路的输入端，电阻R45、二极管D6的公共端为按键检测电路的输出端。本实施例中，未按下按键SW6时，CC2541蓝牙芯片的P0_0引脚检测到高电平，MOS管关断(此时MOS管可为NOMS)，CC2541蓝牙芯片的P0_1引脚保持低电平，系统处于断电状态；若按下一次按键SW6，CC2541蓝牙芯片的P0_0引脚依次经二极管D6、按键SW6接地，CC2541蓝牙芯片检测到一低电平，MOS管导通，系统软件启动运行，0.1秒后系统软件进入正常运行，CC2541蓝牙芯片的P0_1引脚输出高电平，维持系统供电。当长按按键SW6时(如3秒)，CC2541蓝牙芯片经P0_0引脚检测到按键SW6长按的状态，CC2541蓝牙芯片的P0_1引脚输出低电平，关闭系统电源，系统停止运行。

这样，本实施例的物联网无线分时RFID终端可在用户长按按键SW6时控制系统停止运行，在用户按键一次时延时控制系统运行。

可选的，所述供电单元10还包括电容C83，所述电容C83与所述按键SW6并联。电容C83用于按键SW6消抖。

可选的，所述供电单元10还包括电平切换电路，所述电平切换电路接入所述开关管Q10的控制端与所述收发控制单元20的控制端口之间。

本实施例优选开关管Q10为PMOS管，由于CC2541蓝牙芯片的P0_1引脚默认输出低电平，PMOS管为低电平导通，从而需要将P0_1引脚默认输出的低电平转化为高电平，以保持PMOS管关断，进而保持系统的断电状态。

具体的，如图7所示，所述电平切换电路包括三极管Q11、电阻R43和电阻R44，所述开关管Q10的控制端经所述三极管Q11接地，所述收发控制单元20的控制端口依次经所述电阻R43、所述电阻R44接地，所述电阻R43、所述电阻R44的公共端与所述三极管Q11的基极相连。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。