阅读说明：本技术 一种阅读器系统及设置方法 (reader system and setting method ) 是由 许爱军 阙滨城 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阅读器系统,阅读器系统包括：处理器、数据适配器、供电端电源载波模块、总线、多个读写器、多个灯盒；所述处理器用于通过所述总线控制所述读写器的工作状态；所述数据适配器与所述总线、所述处理器分别电性连接,用于使所述处理器与所述总线进行异步通信；所述供电端电源载波模块,用于对所述总线上的传输信号进行滤波,以提取载波信号；所述总线包括电源线和CAN总线,电源线用于传输电源信号,CAN总线用于传输载波信号；所述灯盒,用于指示所述读写器的工作状态。本发明还公开了一种阅读器设置方法。通过本发明公开的阅读器系统及阅读器设置方法,以实现多个阅读器同时连接,快速显示阅读器工作状态。(the invention discloses a reader system, which comprises: the system comprises a processor, a data adapter, a power supply end power carrier module, a bus, a plurality of readers-writers and a plurality of lamp boxes; the processor is used for controlling the working state of the reader-writer through the bus; the data adapter is electrically connected with the bus and the processor respectively and is used for enabling the processor to carry out asynchronous communication with the bus; the power supply end power supply carrier module is used for filtering a transmission signal on the bus so as to extract a carrier signal; the bus comprises a power line and a CAN bus, wherein the power line is used for transmitting power signals, and the CAN bus is used for transmitting carrier signals; and the lamp box is used for indicating the working state of the reader-writer. The invention also discloses a reader setting method. By the reader system and the reader setting method, a plurality of readers can be connected simultaneously, and the working states of the readers can be displayed quickly.)

一种阅读器系统及设置方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其是一种阅读器系统及设置方法。

背景技术

随着科学技术的发展，有源射频识别是一种通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据的通信技术，具有非接触式连接的优点。它的应用已逐渐渗透至人们的生活领域，如产品的物流管理及跟踪等交互业务。

生产制造系统、仓储物流系统逐渐被智能化和半智能化设备仪器取代。智能化设备工序复杂，数据量繁多，对多阅读器并行使用的要求越来越强烈。如何提供一种高效、稳定、可靠、方便的多阅读器运行方案成为新的挑战。

而以往的有源射频识别应用系统主要采用TCP/IP、RS485或者RS232进行连接。基于TCP/IP的有源射频识别系统连接存在诸多不方便的因素。首先设备的TCP/IP线需要通过交换机与控制机进行链接，每个读写器需要配备一根网线连接到交换机，不仅增加了成本，而且线多，布线麻烦。其次，对TCP/IP的应用，需要开发专门基于TCP/IP协议的操作系统，使得开发难度大增。同时，每个交换机只能连接几台阅读器设备，对设备的数量有所限制。因为基于TCP/IP的多RFID读写器连接存在以上问题，所以应用并不广泛。基于RS485的多读写器有源射频识别读写器系统连接也存在难以解决的问题。RS485通信需要自定义特殊协议，开发难度大。同时，总线通信速率不高，而且通信中，数据容易冲突卡死，给系统埋下不稳定的隐患；基于RS232的多读写器RFID读写器系统因主机服务器的窗口资源有限，同时接入的读写器仅限于几台，限制了设备使用的数量，并且每一个设备都需要一根线连接到主机服务器，使得布线同样麻烦，因此也没有得到广泛应用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种阅读器系统。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种阅读器系统，阅读器系统包括：处理器、数据适配器、供电端电源载波模块、总线、多个读写器、多个灯盒；

所述处理器用于通过所述总线控制所述读写器的工作状态；

所述数据适配器与所述总线、所述处理器分别电性连接，用于使所述处理器与所述总线进行异步通信；

所述供电端电源载波模块，用于对所述总线上的传输信号进行滤波，以提取载波信号；

所述总线包括电源线和CAN总线，电源线用于传输电源信号，CAN总线用于传输载波信号；

所述灯盒，用于指示所述读写器的工作状态。

进一步地，所述读写器内设有受电端电源载波模块，用于进行耦合载波信号及隔离电源信号。

进一步地，当所述阅读器系统启动，所述读写器向所述处理器发送注册指令；当所述处理器收到注册指令，则向所述读写器下发注册成功指令。

进一步地，所述灯盒包括蓝灯、红灯、绿灯，当读写器能稳定地读到一个标签时，蓝灯常亮；当读写器无法读到标签，蓝灯常灭；当读写器能读到两个以上的标签，蓝灯闪烁：当读写器写入标签成功，绿灯常亮；当读写器写入标签失败，红灯常亮。

进一步地，所述供电端电源载波模块用于将所述电源信号与所述载波信号耦合。

第二方面，本发明提供一种阅读器设置方法，其特征在于，包括：

处理器通过总线控制读写器的工作状态；

利用数据适配器与所述总线、所述处理器分别电性连接，以使所述处理器与所述总线进行异步通信；

利用供电端电源载波模块对所述总线上的传输信号进行滤波，以提取载波信号；

利用灯盒以指示所述读写器的工作状态；

所述总线包括电源线和CAN总线，电源线用于传输电源信号，CAN总线用于传输载波信号。

进一步地，当所述阅读器系统启动，所述读写器向所述处理器发送注册指令；当所述处理器收到注册指令，则向所述读写器下发注册成功指令。

进一步地，当所述阅读器系统启动，所述读写器向所述处理器发送注册指令；当所述处理器收到注册指令，则向所述读写器下发注册成功指令。

进一步地，在所述数据适配器中设置异步通信转换单元、电平转换单元、主控单元、物理层、电源单元，所述异步通信转换单元用于将所述处理器输出的并行数据转换为串行数据。

进一步地，在所述读写器中设置受电端电源载波模块，以耦合载波信号及隔离电源信号。

本发明实施例的有益效果是：

本发明通过使用CAN总线连接，并配置数据适配器，以有效地降低了连接成本；采用CAN总线进行连接，以实现多个阅读器同时连接。

另外，本发明还通过采用CAN总线采用双绞线线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；CAN总线具有可靠的错误处理和检错机制，当发送的信息遭到破坏后，可自动重发；CAN总线节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能，而不影响主机和其它节点的工作，即任何一个阅读器若出现错误，不会影响整个系统中其他阅读器的工作状态，最大限度地降低了错误的影响。

阅读器系统中设置有盘点机制，通过读写器向处理器发送注册指令的方式让上位机知道读写器的存在，同时处理器可以获取设备状态，启动搜寻标签和停止搜寻标签等事宜。

阅读器系统还设置有编址方式以对设备进行区分，便捷不易出错，采用自定义的协议格式，使得协议易于解析和处理。

同时使用了红绿蓝三色指示灯不同状态的指示模式，更高效地实现了人机互动。

附图说明

图1是本发明实施例的一种阅读器系统示意图；

图2是本发明实施例的一种数据适配器结构图；

图3是本发明实施例的一种电源载波架构示意图；

图4是本发明实施例的一种电源载波架构电路图；

图5是本发明实施例的一种总线布线图；

图6是本发明实施例的一种阅读器架构框架示意图；

图7是本发明实施例的一种受电端电源载波模块框架示意图；

图8是本发明实施例的一种受电端电源载波模块框架示意图；

图9是本发明实施例的一种灯盒系统框架示意图；

图10是本发明实施例的一种人机交互流程图。

附图标记说明：10、处理器；20、数据适配器；30、供电端电源载波模块；40、总线；50、读写器；60、灯盒；21、异步通信转换单元；22、电平转换单元；23、主控单元；24、物理层；25、电源单元；31、信号隔离模块；32、can电平转换模块；33、自举耦合电路；34、电源转换模块；35、主控单元；51、受电端电源载波模块；52、主控单元；53、RFID读写模块；514、信号隔离模块；515、电压转换模块；511、自举耦合电路；512、CAN电平转换模块；513、MCU；514、电源/信号隔离模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，图1为本发明实施例的一种阅读器系统示意图。如图1所示，阅读器系统包括处理器10、数据适配器20、供电端电源载波模块30、总线40、多个读写器50、多个灯盒60；

处理器10用于通过总线40控制读写器50的工作状态；数据适配器20与处理器10电性连接，数据适配器20用于对处理器10与总线40进行异步通信；供电端电源载波模块30，用于对读写器50产生的载波信号进行滤波，以隔离电源信号成分；总线40包括电源线和CAN总线，电源线用于提供电源，CAN总线用于传输载波信号；灯盒50，用于对阅读器系统的指示读写器系统的工作状态。

其中上述处理器10中储存有控制程序，可通过控制程序对各个读写器50的工作状态进行控制。数据适配器20可使处理器10与CAN总线之间实现异步通信。供电端电源载波模块30可对电源信号和载波信号进行隔离。

读写器50内设有受电端电源载波模块，当读写器50读取有源射频标签中存储的信息，对信息进行载波处理以生成载波信号，并通过总线40对载波信号进行传导。电源处理模块30对总线40上传输的信号进行滤波解析，对提取载波信号进行解码，并在解码后传输至处理器10。处理器10对解码后的载波信息进行处理。当处理器10生成指令信息，数据适配器20将处理器10的并行指令信息转换为串行指令信息，并将串行指令信息转换为载波信号，同时通过总线40对载波信号进行传输以下发至各个读写器50中。

请参阅图2，图2为本发明实施例一种数据适配器结构图。如图2所示，数据适配器20包括异步通信转换单元21、电平转换单元22、主控单元23、物理层24、电源单元25。异步通信转换单元21用于将处理器发出的并行数据转换为串行数据，并将外部输入的串行数据转换为并行数据以供处理器中的异步传输器进行处理。

在传输过程中，在串行数据中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除起订标记，处理有键盘或鼠标发出的终端信号。数据适配器可通过上述方式对处理器与外部串行设备进行同步管理。

电平转换单元22用于对RS232转逻辑门电路电平，异步通信转换单元21、电平转换单元22输出信号并行输入至主控单元23，主控单元23对输入信号进行响应以输出CAN_TTL信号；物理层24为CAN的物理层，用于提供数据传送通路以传输CAN_TTL信号。电源单元25为整个系统提供TTL或CMOS电平。

在其他实施例中，多个RFID读写器可通过串联的方式，以CAN总线对RFID读写器进行串联。

请参阅图3，图3为本发明实施例的一种电源载波架构示意图。如图3所示，电源载波架构包括电源转换模块34、信号隔离模块31、主控单元35、CAN电平转换模块32、自举耦合电路33。电源转换模块34用于将高压交流电转换为低压直流电，信号隔离模块31用于对电源和载波信号进行隔离。主控单元35与CAN电平转换模块32电性连接，CAN电平转换模块，用于将主控单元35生成的并行信号转换为串行信号。自举耦合电路33用于将串行信号进行叠加，以升高电压。

请参阅图4，图4为本发明实施例的一种电源载波架构电路图。如图4所示，电源转换模块34将220V市电转成直流电压以向总线提供直流供电电压。其中C11、L11、L12组成π型差分滤波电路，电源对交流信号短路的路径被C11、L11、L12阻断了，实现了电源、CAN信号的隔离。其中L11、L12需设置为1mH以上电感。C11、C12是仅允许交流信号通过的信号耦合电路，可以实现CAN电平和直流供电电平的隔离，R11、R12是阻值较大的电阻，用于稳定C11、C12的隔离电平，防止出现失调(或失调电平偏移)。CAN PHY是通用的TTL/CMOS电平转换CAN电平的接口芯片。主控单元35是带有CAN协议引擎的MCU处理器。

请参阅图5，图5为本发明实施例的一种总线布线系统示意图。如图5所示，多个RFID阅读器分别与CAN总线并联，以将数据进行实时数据传输至处理器。其中CAN总线作为数据传输可对数据进行快速、远距离传输，且可在CAN总线上设置多个节点。

其中当服务器进行广播式发送报文，CAN总线上的每个节点都可收到报文，并根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文。由于CAN总线可采用双绞线线串行通信方式，则阅读器系统具有高精度的检错能力，可在高噪声干扰环境中工作。

此外上述总线连接方式具有可靠的错误处理和检错机制，当读写器发送的信息遭到破坏后，可自动重发；读写器在错误严重的情况下可自动退出总线，而不影响主机和其它节点的工作；数据通信没有主从之分，任意一个读写器可以向任何其他(一个或多个)读写器发起数据通信，靠各个读写器的信息优先级先后顺序来决定通信次序；多个读写器同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥堵。

请参阅图6，图6为本发明实施例的一种阅读器架构电路图。如图6所示，阅读器包括受电端电源载波模块51、主控单元52、RFID读写模块53、灯盒60。受电端电源载波模块51用于将高压电源转换为低压电源以向主控单元及内部电路进行供电，与此同时，受电端电源载波模块还将来自处理器的载波信号解码并传输至主控单元52进行处理。受电端电源载波模块还可对RFID读写模块53所读取的信号进行载波处理，并通过CAN总线上传至处理器。RFID读写模块53可通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据。

请参阅图7，图7为本发明实施例一种受电端电源载波模块框架示意图。如图7所示，受电端电源载波模块51包括信号隔离模块514、电压转换模块515、自举耦合电路511、CAN电平转换模块512。

其中信号隔离模块514用于对电源信号与载波进行隔离，电压转换模块515用于将输入电压进行降压转换，以向RFID阅读器内部元件及电路供电。自举耦合电路511用于将低压电压转换为高压电压。CAN电平转换模块512用于将自举耦合电路升压后的电压进行转换并发送至主控单元，以避免系统内部出现输入输出逻辑不协调的问题。

请参阅图8，图8为本发明实施例一种受电端电源载波模块框架示意图。如图8所示，D21、R21、C21、K21、C22组成的电源/信号隔离模块，D21为1.8V稳压二极管，D21、R21、C21串联组成1.8V压降的低通滤波电路，该滤波电路的输出给三极管K21的基极以进行偏置，以实现C22稳定电压输出。V+、V-输入的交流信号被K21的集电极隔开，而D21、R1、C21不对交流信号有较大阻抗，故实现交流信号的隔离。

由于C25为温流电容，当DC/DC负载有较大波动时，C22两端的电压有较大波动，但C25两端的电压波动不大，故可稳住VBE电压，以确保K21上经过的电流实现缓慢变化，从而达到有源电感的效果，以防止干扰CAN总线。

从C22输出的电压，大约是VD21+VK21(BE)≈1.8V+0.7V＝2.5V，DC/DC模块从此取电，并且把它转换成隔离型的5V对系统进行供电。

请一并参阅图9、图10，图9为本发明实施例一种灯盒系统框架示意图、图10是本发明实施例一种人机交互流程图。灯盒可通过不同的颜色和不同的状态(常亮、闪烁)指示读写器系统的工作状态，从而更加明确的实现人机互动。例如设置有红、绿、蓝三种不同颜色的灯。其中，状态指示灯定义如下所示：蓝灯常亮：表示此时读写器能稳定地读到一个标签；蓝灯常灭：表示此时读写器无法读到标签，需进行人为原因排查；蓝灯闪烁：表示此时读写器能读到两个以上的标签，无法进行写入操作，需要人为排查原因；绿灯亮起：写入标签成功，绿灯将点亮；红灯亮起：写入标签失败，红灯将点亮。

在本发明实施例中，阅读器系统包括多种编址方式，例如如采用组号(5bit)+设备标识符(11bit)的方式进行编址。组号由5个bit组成，可以有32个组号，每个组号对应的设备标识符有11位，允许2048台设备编制。

阅读器系统中的组号根据数据汇聚器来区分，每个数据汇聚器对应相应的组别。这样在一个系统中可以允许足够多的设备接入，而且方便管理。

在本发明实施例中，阅读器系统盘点可采用设备盘点机制:，在设备启动时，读写器会不停的发送注册指令，让处理器识别读写器的存在，当处理器收到注册指令时下发注册成功指令，以让读写器停止发送指令，进入正常工作模式。处理器可指导每一台启动的设备。

读写器会自动上报设备的状态，以告知处理器读写器的状态。

处理器也可以获取每一台的具体信息，读写器给与相应的应答。

当需要寻标签时，处理器会发送寻标签指令，让读写器开始寻标签并获取相应的标签信息，当不需要寻标签时，处理器会发送停止寻标签指令，让读写器停止寻签。

此盘点机制让每个设备保持相互独立，又很好地控制了每个设备的读写操作。

在本发明实施例还包括一种系统协议格式，系统协议格式以便于解析和识别为原则，具体如下：

通信协议分为命令帧和应答帧，服务器下发给客户端为命令帧，客户端回复服务器为应答帧。通信协议由Header、ID、Code等七部分组成，具体如下表

表1.通信协议格式表

Header

ID

Code

Length

Data

Xor

End

1byte

2byte

1byte

1byte

N byte

1byte

1byte

Header为帧头，包含命令帧和应答帧；ID为组号(5bit)+设备标识符(11bit)；Code为命令码；Length为数据长度，用于说明Data的字节数；Data为数据部分，具体看各个命令说明含义；Xor为校验码，ID到Data之间数据的异或和；End为帧尾，固定为55。

请参阅图10，图10为本发明实施例一种人机交互流程图。如图10所示，

当读写器可以稳定地读到一个标签时，蓝灯常亮，读写器可执行标签写入操作，写入成功，则亮绿灯。

当读写器写入标签不成功时，红灯亮起，需人工进行调整；

如判断结果为读写器读不到标签时，则蓝灯常灭，需人工调整标签位置后重新进行读标签操作。

如判断结果为读写器读到超过一个标签时，则蓝灯闪烁，需人工调整标签位置后重新进行读标签操作。

本发明实施例还提供一种阅读器设置方法。其中包括利用处理器通过总线控制读写器的工作状态；利用数据适配器与总线、处理器分别电性连接，以使处理器与总线进行异步通信；利用供电端电源载波模块对总线上的传输信号进行滤波，以提取载波信号；

利用灯盒以指示所述读写器的工作状态；

所述总线包括电源线和CAN总线，电源线用于提供电源，CAN总线用于传输载波信号。

处理器发出的并行信号经数据适配器转为串行信号通过总线发送到相应的读写器。读写器的串行信号则通过总线传输到数据适配器，并通过数据适配器转换成并行信号给处理器处理。

其中电源线包括24VDC电源和地线，CAN总线包括CAN_H和CAN_L。

请在参阅图3，数据适配器20包括异步通信转换单元21、电平转换单元22、主控单元23、物理层24、电源单元25。异步通信转换单元21用于将处理器发出的并行数据转换为串行数据，并将外部输入的串行数据转换为并行数据以供处理器中的异步传输器进行处理。

在传输过程中，在串行数据中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除起订标记，处理有键盘或鼠标发出的终端信号。数据适配器可通过上述方式对处理器与外部串行设备进行同步管理。

电平转换单元22用于对RS232转逻辑门电路电平，异步通信转换单元21、电平转换单元22输出信号并行输入至主控单元23，主控单元23对输入信号进行响应以输出CAN_TTL信号；物理层24为CAN的物理层，用于提供数据传送通路以传输CAN_TTL信号。电源单元25为整个系统提供TTL或CMOS电平。

CAN总线为上述串行信号提供传播载体，电源线为各个电子元件提供电源，如读写器50。

请再参阅图4，通过设置电源转换模块34、信号隔离模块31、MCU10、CAN电平转换模块32、自举耦合电路33，以完成电源载波。其中电源转换模块34用于将高压交流电转换为低压直流电，信号隔离模块31用于对电源和载波信号进行隔离。MCU10与CAN电平转换模块32电性连接，CAN电平转换模块，用于将MCU10生成的并行信号转换为串行信号。自举耦合电路33用于将串行信号进行叠加，以升高电压。

请再参阅图7，在阅读器中设置受电端电源载波模块51、MCU52、RFID读写模块53、灯盒60。受电端电源载波模块51用于将高压电源转换为低压电源以向MCU及内部电路进行供电，与此同时，受电端电源载波模块还来自处理器的载波信号解码并传输至MCU52进行处理。受电端电源载波模块还可对RFID读写模块53所读取的信号进行载波处理，并通过CAN总线上传至处理器。RFID读写模块53可通过射频识别信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可识别高速运动物体并可同时识别多个RFID标签。

请再参阅图10，灯盒可通过不同的颜色和不同的状态(常亮、闪烁)指示读写器系统的工作状态，从而更加明确的实现人机互动。例如设置有红、绿、蓝三种不同颜色的灯。其中，状态指示灯定义如下所示：蓝灯常亮：表示此时读写器能稳定地读到一个标签；蓝灯常灭：表示此时读写器无法读到标签，需进行人为原因排查；蓝灯闪烁：表示此时读写器能读到两个以上的标签，无法进行写入操作，需要人为排查原因；绿灯亮起：写入标签成功，绿灯将点亮；红灯亮起：写入标签失败，红灯将点亮。

在本发明实施例中，阅读器系统包括多种编址方式，例如如采用组号(5bit)+设备标识符(11bit)的方式进行编址。组号由5个bit组成，可以有32个组号，每个组号对应的设备标识符有11位，允许2048台设备编制。

阅读器系统中的组号根据数据汇聚器来区分，每个数据汇聚器对应相应的组别。这样在一个系统中可以允许足够多的设备接入，而且方便管理。

在本发明实施例中，在阅读器中设置设备盘点机制，在设备启动时，读写器会不停地发送注册指令，让处理器识别读写器的存在，当处理器收到注册指令时下发注册成功指令，以让读写器停止发送指令，进入正常工作模式。处理器可指导每一台启动的设备。

读写器会自动上报设备的状态，以告知处理器读写器的状态。

处理器也可以获取每一台的具体信息，读写器给与相应的应答。

当需要寻标签时，处理器会发送寻标签指令，让读写器开始寻标签并获取相应的标签信息，当不需要寻标签时，处理器会发送停止寻标签指令，让读写器停止寻签。

此盘点机制让每个设备保持相互独立，又很好地控制了每个设备的读写操作。

在本发明实施例还包括一种系统协议格式，系统协议格式以便于解析和识别为原则，具体如下：

通信协议分为命令帧和应答帧，服务器下发给客户端为命令帧，客户端回复服务器为应答帧。通信协议由Header、ID、Code等七部分组成，具体如下表

表2.通信协议格式表

Header

ID

Code

Length

Data

Xor

End

1byte

2byte

1byte

1byte

N byte

1byte

1byte

Header为帧头，包含命令帧和应答帧；ID为组号(5bit)+设备标识符(11bit)；Code为命令码；Length为数据长度，用于说明Data的字节数；Data为数据部分，具体看各个命令说明含义；Xor为校验码，ID到Data之间数据的异或和；End为帧尾，固定为55。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。