射頻識(shí)別系統(tǒng)、讀卡器及射頻芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無線通訊安全防衛(wèi)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種射頻識(shí)別系統(tǒng)、讀卡器及射頻芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識(shí)別(Rad1 Frequency Identif icat1n，簡稱為RFID)，又稱為無線射頻識(shí)另IJ，為一種通信技術(shù)，其可以通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。在日常使用過程中，現(xiàn)有RFID的頻段比較多，而高頻13.56M屬于RFID中應(yīng)用最為廣泛的頻段，對(duì)非接觸卡的識(shí)別距離在1cm以內(nèi)，其可以廣泛應(yīng)用于門禁系統(tǒng)，銷售點(diǎn)(point-of-sale，簡稱為P0S)機(jī)，公交系統(tǒng)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]RFID系統(tǒng)中的最小系統(tǒng)通常是由中央處理器(CPU)，射頻芯片以及天線組成，而常見的13.56M頻段是由微控制單元(MCU)，射頻芯片和板載印制電路板(PCB)走線形成的天線組成，MCU與射頻芯片可以通過I2C，SPI或UART等總線進(jìn)行通信。
[0004]目前13.56M的RFID系統(tǒng)工作方式主要在于:MCU通過總線配置射頻芯片的讀卡寄存器，從而使得射頻芯片通過天線對(duì)外輻射電磁場去偵測是否有卡片靠近。由于刷卡操作是未知的，MCU就必須循環(huán)往復(fù)的配置射頻芯片產(chǎn)生讀卡操作，偵測天線區(qū)域內(nèi)是否有卡片出現(xiàn)，再通過輪詢(其為一種CPU決策如何提供周邊設(shè)備服務(wù)的方式，又稱“程控輸出入” (Programmed 1/0);輪詢法的技術(shù)思想在于:由CPU定時(shí)發(fā)出詢問，依序詢問每一個(gè)周邊設(shè)備是否需要其服務(wù)，有即給予服務(wù)，服務(wù)結(jié)束后再詢問下一個(gè)周邊設(shè)備，然后再不斷地周而復(fù)始地詢問)或中斷(當(dāng)出現(xiàn)需要時(shí)，CPU暫時(shí)停止當(dāng)前程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而執(zhí)行處理新情況的程序和執(zhí)行過程。即在程序運(yùn)行過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)了一個(gè)必須由CPU立即處理的情況，此時(shí)，CPU暫時(shí)中止程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而處理這個(gè)新情況的過程即為中斷)方式去讀取射頻芯片獲取的卡號(hào)信息。然而，上述系統(tǒng)工作方式的缺點(diǎn)在于:MCU需要不斷去配置射頻芯片的讀卡寄存器，同時(shí)，射頻芯片為響應(yīng)MCU發(fā)出的請求，需要通過天線不斷地對(duì)外輻射電磁場進(jìn)行讀卡操作，即在沒有刷卡操作出現(xiàn)的情況下，MCU和射頻芯片也必須處于全負(fù)荷工作模式，整機(jī)功耗一直處于尋卡與讀卡的往復(fù)操作，由此對(duì)于手持設(shè)備，電池供電設(shè)備以及長距離傳輸均帶來不利影響。
[0005]圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)提供的RFID系統(tǒng)工作原理的示意圖。如圖1所示，MCU需要通過總線不斷地訪問射頻芯片的相應(yīng)寄存器，循環(huán)執(zhí)行卡片偵測命令下發(fā)操作與卡號(hào)信息讀取操作。其次，射頻芯片根據(jù)寄存器指令，其內(nèi)部發(fā)射模塊發(fā)出載波驅(qū)動(dòng)天線對(duì)外輻射電磁場，而接收模塊反復(fù)檢測接收端所發(fā)出的信號(hào)。當(dāng)有卡片進(jìn)入有效磁場區(qū)域內(nèi)時(shí)，將擾動(dòng)該磁場區(qū)域內(nèi)的電磁場，天線在接收到反饋的電磁場變化后，將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)幅度的電壓信號(hào)。然后，再由射頻芯片接收端對(duì)接收到的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣檢波譯碼等操作，從而得出卡號(hào)信息存儲(chǔ)于相應(yīng)寄存器中，MCU再通過總線讀取卡號(hào)信息。需要說明的是，普通的13.56M頻段RFID系統(tǒng)一旦啟動(dòng)，期間的功耗基本都處于或接近系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大值。由此可見，相關(guān)技術(shù)中所提供的射頻識(shí)別系統(tǒng)功耗過高，易造成資源的浪費(fèi)。
[0006]針對(duì)上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種射頻識(shí)別系統(tǒng)、讀卡器及射頻芯片，以至少解決相關(guān)技術(shù)中所提供的射頻識(shí)別系統(tǒng)功耗過高，易造成資源的浪費(fèi)的技術(shù)問題。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種射頻識(shí)別系統(tǒng)，包括:微控制單元，射頻芯片以及天線；射頻芯片包括:感應(yīng)卡偵測器件，與天線相連接，用于確定在天線發(fā)射的電磁波輻射范圍內(nèi)偵測到感應(yīng)卡；第一控制器件，與感應(yīng)卡偵測器件相連接，用于在感應(yīng)卡偵測器件的觸發(fā)下向微控制單元發(fā)出用于控制微控制單元進(jìn)入讀卡狀態(tài)的中斷信號(hào)。
[0009]進(jìn)一步地，感應(yīng)卡偵測器件包括:脈沖檢測元件，用于每隔預(yù)設(shè)時(shí)長向天線發(fā)送檢測脈沖；幅度檢測元件，用于接收來自于所述天線的電信號(hào)，并在所述電信號(hào)的變化幅度超過預(yù)設(shè)閾值的情況下，觸發(fā)第一控制器件向微控制單元發(fā)送中斷信號(hào)。
[0010]進(jìn)一步地，微控制單元包括:中斷處理器件，與第一控制器件相連接，用于根據(jù)接收到的中斷信號(hào)喚醒第二控制器件獲取感應(yīng)卡的標(biāo)識(shí)信息；第二控制器件，與中斷處理器件相連接，用于經(jīng)由總線向射頻芯片發(fā)送用于控制射頻芯片執(zhí)行讀卡操作讀卡控制指令。
[0011]進(jìn)一步地，第一控制器件，還用于根據(jù)讀卡控制指令讀取并存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)信息。
[0012]進(jìn)一步地，第二控制器件，還用于經(jīng)由總線讀取已經(jīng)存儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)信息。
[0013]進(jìn)一步地，第二控制器件，還用于在讀取標(biāo)識(shí)信息后，對(duì)存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)信息的區(qū)域執(zhí)行清空操作。
[0014]進(jìn)一步地，第二控制器件，還用于對(duì)感應(yīng)卡執(zhí)行鑒權(quán)操作。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一方面，還提供了一種讀卡器，包括:上述射頻識(shí)別系統(tǒng)。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的又一方面，還提供了一種射頻芯片，包括:感應(yīng)卡偵測器件，與天線相連接，用于確定在天線發(fā)射的電磁波輻射范圍內(nèi)偵測到感應(yīng)卡；第一控制器件，與感應(yīng)卡偵測器件相連接，用于在感應(yīng)卡偵測器件的觸發(fā)下向微控制單元發(fā)出用于控制微控制單元進(jìn)入讀卡狀態(tài)的中斷信號(hào)。
[0017]進(jìn)一步地，感應(yīng)卡偵測器件包括:脈沖檢測元件，用于每隔預(yù)設(shè)時(shí)長向天線發(fā)送檢測脈沖；幅度檢測元件，用于觸發(fā)第一控制器件向微控制單元發(fā)送中斷信號(hào)。
[0018]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，采用射頻芯片中的感應(yīng)卡偵測器件確定在天線發(fā)射的電磁波輻射范圍內(nèi)偵測到感應(yīng)卡；以及射頻芯片中的第一控制器件在感應(yīng)卡偵測器件的觸發(fā)下向微控制單元發(fā)出中斷信號(hào)，觸發(fā)微控制單元進(jìn)入讀卡狀態(tài)的方式，通過只有在天線發(fā)射的電磁波輻射范圍內(nèi)偵測到感應(yīng)卡的情況下才觸發(fā)微控制單元進(jìn)入讀卡狀態(tài)，以避免微控制單元總是通過總線不斷地訪問射頻芯片的相應(yīng)寄存器，循環(huán)執(zhí)行讀取卡片信息操作，達(dá)到了整個(gè)RFID系統(tǒng)在絕大部分時(shí)間內(nèi)處于低功耗運(yùn)行狀態(tài)的目的，從而實(shí)現(xiàn)了降低RFID系統(tǒng)的功耗的技術(shù)效果，進(jìn)而解決了相關(guān)技術(shù)中所提供的射頻識(shí)別系統(tǒng)功耗過高，易造成資源的浪費(fèi)的技術(shù)問題。
【附圖說明】
[0019]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0020]圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)提供的RFID系統(tǒng)工作原理的示意圖；
[0021]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的射頻識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的低功耗13.56M頻段RFID系統(tǒng)工作原理的示意圖。
[0023]以上附圖中的標(biāo)記如下所示:1、微控制單元；2、射頻芯片；3、天線；10、中斷處理器件；12、第二控制器件；20、感應(yīng)卡偵測器件；22、第一控制器件；200、脈沖檢測元件；202、
幅度檢測元件。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0025]需要說明的是，本實(shí)用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0026]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的射頻識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該射頻識(shí)別系統(tǒng)可以包括:微控制單元1，射頻芯片2以及天線3 ;射頻芯片2可以包括:感應(yīng)卡偵測器件20，與天線3相連接，用于確定在天線發(fā)射的電磁波輻射范圍內(nèi)偵測到感應(yīng)卡；第一控制器件22，與感應(yīng)卡偵測器件20相連接，用于在感應(yīng)卡偵測器件的觸發(fā)下向微控制單元發(fā)出中斷信號(hào)，觸發(fā)微控制單元進(jìn)入讀卡狀態(tài)。
[0027]通過上述結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)只有在天線發(fā)射的電磁波輻射范圍內(nèi)偵測到感應(yīng)卡的情況下才觸發(fā)微控制單元進(jìn)入讀卡狀態(tài)，以避免微控制單元總是通過總線不斷地訪問射頻芯片的相應(yīng)寄存器，循環(huán)執(zhí)行讀取卡片信息操作，而在未偵測到感應(yīng)卡存在的情況下，MCU僅處于休眠模式或者通過配置能夠進(jìn)入低功耗模式，達(dá)到了整個(gè)RFID系統(tǒng)在絕大部分時(shí)間內(nèi)處于低功耗運(yùn)行狀態(tài)的目的，從而實(shí)現(xiàn)了降低RFID系統(tǒng)的功耗的技術(shù)效果，進(jìn)而解決了相關(guān)技術(shù)中所提供的射頻識(shí)別系統(tǒng)功耗過高，易造成資源的浪費(fèi)的技術(shù)問題。
[0028]需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中的低功耗RFID系統(tǒng)需要滿足的是:其所選用的MCU必須支持休眠模式或者通過具體設(shè)置能夠進(jìn)入低功耗模式，而且射頻芯片需要具備低功耗外部卡片偵測功能。低功耗外部卡片偵測(Low Power external Card Detect,簡稱為LPCD)，即RFID系統(tǒng)可以采用超低的待機(jī)功耗來完