一种NFC锁控系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种NFC锁控系统。

背景技术

目前市面上一些商品/礼品包装盒会带有物理锁扣设计。这种常规设计存在一定的问题：常规物理锁扣需要配置实体钥匙，一旦钥匙丢失则在开锁操作时容易对包装盒造成损毁从而拉低了用户体验度。针对这种情况，一些包装盒设计厂家给出了一种电子锁扣技术方案，即以有源电子锁扣替换常规钥匙锁扣，当用户开启盒外的电子开关时由盒内预置电池带动内置电机打开内部锁扣。但这种电子锁扣方案也有一个问题：需要预置电池，一旦电池电量不足也无法成功开锁。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术的缺陷，提供一种NFC锁控系统，该系统包括：天线、近场通信(Near Field Communication，NFC)芯片、电机供电模块、电机、传动结构和锁扣结构；该系统通过天线产生的感应电流对NFC芯片和电机供电模块供电，并由电机供电模块对电机供电；并通过NFC芯片对溯源信息进行存储和读写操作；并通过电机、传动结构和锁扣结构的联动实现开锁操作。若将本发明系统应用在商品/礼品包装盒上，一方面可以给出一种既不用配置物理钥匙也不用预置电池的无源开锁方式，达到提高用户体验度的目的；另一方面还可以通过设置NFC芯片在开锁的同时提供商品/礼品信息溯源功能，达到进一步丰富包装盒功能、提高用户体验度的目的。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种NFC锁控系统，所述系统包括：天线、NFC芯片、电机供电模块、电机、传动结构和锁扣结构；

所述天线分别与所述NFC芯片和所述电机供电模块连接；所述天线用于接收外部的NFC终端发送的NFC无线信号；并基于电磁转换原理对接收到NFC无线信号进行感应电流转换，并通过产生的感应电流对所述NFC芯片和所述电机供电模块进行供电；并在接收到所述NFC芯片返回的上电复位信号时，停止感应电流转换，并对最新接收到的NFC无线信号进行数字信号转换生成对应的第一数字信号向所述NFC芯片发送，并接收所述NFC芯片回发的第二数字信号，并对所述第二数字信号进行NFC无线信号转换和对外无线信号发送；

所述NFC芯片用于通过所述天线的输入电流对内置的充电组件进行充电；并在所述充电组件的蓄电量达到设定阈值时停止对所述充电组件，并由所述充电组件对芯片内部的其他组件进行供电并向所述天线发送对应的所述上电复位信号；并在所述上电复位信号发送成功时，对所述天线发送的数字信号进行接收等待；并将每次接收到的所述第一数字信号作为对应的当前数字信号，并根据所述当前数字信号进行NFC指令解析和指令执行操作生成对应的所述第二数字信号向所述天线回发；

所述电机供电模块与所述电机连接；所述电机与所述传动结构连接；所述传动结构与所述锁扣结构接触；所述电机供电模块用于利用所述天线的输入电流对所述电机供电；所述电机与所述传动结构则用于在所述电机上电时，对所述锁扣结构进行开锁操作。

优选的，所述NFC芯片具体用于在所述根据所述当前数字信号进行NFC指令解析和指令执行操作生成对应的所述第二数字信号向所述天线回发时，基于预设的NFC通信协议对所述当前数字信号进行数字信号报文解析得到对应的第一报文；并基于预设的指令数据报文格式对所述第一报文进行指令数据解析得到对应的第一指令数据；并根据所述第一指令数据进行指令执行得到对应的第一指令执行结果；并基于预设的指令反馈数据报文格式对所述第一指令执行结果进行报文封装得到对应的第二报文；并基于所述NFC通信协议对所述第二报文进行报文数字信号转换生成对应的所述第二数字信号向所述天线回发。

进一步的，所述NFC芯片具体用于在所述根据所述第一指令数据进行指令执行得到对应的第一指令执行结果时，对所述第一指令数据进行指令码和指令参数提取生成对应的第一指令码和第一指令参数；并将本地预置的与所述第一指令码匹配的指令处理接口作为对应的当前处理接口；

并对所述第一指令码的指令类型进行识别生成对应的第一指令类型；所述第一指令类型包括校验指令类型、写指令类型和读指令类型；

并在所述第一指令类型为校验指令类型或写指令类型时，将所述第一指令参数输入所述当前处理接口进行处理，并接收所述当前处理接口返回的第一指令执行状态；并将所述第一指令执行状态作为对应的所述第一指令执行结果；

并在所述第一指令类型为读指令类型时，将所述第一指令参数输入所述当前处理接口进行处理，并接收所述当前处理接口返回的第二指令执行状态和第一读取数据；并对所述第一读取数据是否为空进行识别，若是则将所述第二指令执行状态作为对应的所述第一指令执行结果，若否则由所述第二指令执行状态和所述第一读取数据组成对应的所述第一指令执行结果。

优选的，所述电机供电模块具体用于在所述利用所述天线的输入电流对所述电机供电时，利用所述天线的输入电流对内置的充电单元进行充电；并在所述充电单元的蓄电量达到设定阈值时，由内部的升压电路单元对所述充电单元的输出电压进行稳定升压并向所述电机输出稳定在预设的电机工作电压范围内的升压电压。

优选的，所述电机具体包括电机轴和/或传动轴；所述传动结构具体包括齿轮盘和直齿条；所述电机具体通过将所述电机轴套入所述齿轮盘的轴心实现与所述传动结构的连接，或具体通过将与所述电机轴连接的所述传动轴套入所述齿轮盘的轴心实现与所述传动结构的连接；所述齿轮盘与所述直齿条的齿轮啮合；

所述锁扣结构具体包括锁扣组件、锁扣弹簧和弹簧底座；所述锁扣组件的一侧端头与所述直齿条的一侧端头接触，另一侧端头与所述锁扣弹簧的一侧端头连接；所述锁扣弹簧的另一侧端头与所述弹簧底座连接；所述弹簧底座在受力情况下不发生位移；所述锁扣弹簧用于在所述锁扣组件未与所述直齿条接触时基于最小弹簧形变姿态将所述锁扣组件稳定在一个预设的锁定位置处。

优选的，所述电机具体用于在所述对所述锁扣结构进行开锁操作时，在获得所述电机供电模块的输入电压后通过转动所述电机轴带动所述齿轮盘转动。

优选的，所述传动结构具体用于在所述对所述锁扣结构进行开锁操作时，由被所述电机轴带动的所述齿轮盘在转动过程中通过与所述直齿条啮合的齿轮带动所述直齿条做直线运动；并由所述直齿条在运动过程中基于自身的一侧端头与所述锁扣结构的所述锁扣组件的一侧端头进行接触，并在接触后沿着所述直齿条的运动方向从接触面对所述锁扣组件进行推动。

优选的，所述锁扣结构具体用于在所述对所述锁扣结构进行开锁操作时，由所述锁扣组件的一侧端头与所述直齿条的一侧端头接触并在接触面受到所述直齿条的推动时沿着推动方向运动，并在所述锁扣组件的位置从所述锁定位置被推至预设的开锁位置时完成开锁操作。

本发明实施例提供了一种NFC锁控系统，该系统包括：天线、NFC芯片、电机供电模块、电机、传动结构和锁扣结构；该系统通过天线产生的感应电流对NFC芯片和电机供电模块供电，并由电机供电模块对电机供电；并通过NFC芯片对溯源信息进行存储和读写操作；并通过电机、传动结构和锁扣结构的联动实现开锁操作。将本发明系统应用在商品/礼品包装盒上，一方面可以给出一种无源开锁方式，解决了常规方案中需要配置物理钥匙或需要预置电池的技术缺陷，提高了用户体验度；另一方面还可以通过设置NFC芯片在开锁的同时提供商品/礼品信息溯源功能，进一步丰富了包装盒功能、提高了用户体验度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种NFC锁控系统的结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的电机通过电机轴与齿轮盘连接的示意图；

图2b为本发明实施例提供的电机通过传动轴与齿轮盘连接的示意图；

图3为本发明实施例提供的电机与传动结构联动对锁扣结构进行开锁操作的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种NFC锁控系统的结构示意图，如图1所示，该NFC锁控系统1包括：天线11、NFC芯片12、电机供电模块13、电机14、传动结构15和锁扣结构16。下文对该NFC锁控系统1的各组成部分以及各部分功能进行介绍。

(一)天线11

天线11分别与NFC芯片12和电机供电模块13连接。

天线11用于接收外部的NFC终端2发送的NFC无线信号；并基于电磁转换原理对接收到NFC无线信号进行感应电流转换，并通过产生的感应电流对NFC芯片12和电机供电模块13进行供电；并在接收到NFC芯片12返回的上电复位信号时，停止感应电流转换，并对最新接收到的NFC无线信号进行数字信号转换生成对应的第一数字信号向NFC芯片12发送，并接收NFC芯片12回发的第二数字信号，并对第二数字信号进行NFC无线信号转换和对外无线信号发送。

这里，本发明实施例的天线11的信号接收频率稳定在公知的NFC信号频率范围(即13.56MHz)，本发明实施例天线11应选用支持对大容量电容充电且不影响NFC信号稳定接收的天线，这种天线的线圈数量比普通NFC标签的天线线圈数量多。本发明实施例的NFC终端2为任一能够发送NFC无线信号的装置或设备，诸如支持NFC无线信号收发的手机、移动终端、手持设备、读卡器、平板电脑、台式机、服务器等。

(二)NFC芯片12

NFC芯片12用于通过天线11的输入电流对内置的充电组件进行充电；并在充电组件的蓄电量达到设定阈值时停止对充电组件，并由充电组件对芯片内部的其他组件进行供电并向天线11发送对应的上电复位信号；并在上电复位信号发送成功时，对天线11发送的数字信号进行接收等待；并将每次接收到的第一数字信号作为对应的当前数字信号，并根据当前数字信号进行NFC指令解析和指令执行操作生成对应的第二数字信号向天线11回发。

这里，本发明实施例的NFC芯片12为常规用于NFC标签的芯片，该芯片内置的充电组件常规情况下都是由电容器件构成，充电组件的充电量也称为蓄电量，每个充电组件都有一个对应的最大蓄电量作为对应的设定阈值；需要说明的是本发明实施例NFC芯片12上预置了国密SM7算法协处理器可供调用；需要说明的是，通过对本发明实施例NFC芯片12发送数据读写指令可完成对溯源信息的读取和加载操作。

在本发明实施例的一个具体实现方式中，NFC芯片12具体用于在根据当前数字信号进行NFC指令解析和指令执行操作生成对应的第二数字信号向天线11回发时，基于预设的NFC通信协议对当前数字信号进行数字信号报文解析得到对应的第一报文；并基于预设的指令数据报文格式对第一报文进行指令数据解析得到对应的第一指令数据；并根据第一指令数据进行指令执行得到对应的第一指令执行结果；并基于预设的指令反馈数据报文格式对第一指令执行结果进行报文封装得到对应的第二报文；并基于NFC通信协议对第二报文进行报文数字信号转换生成对应的第二数字信号向天线11回发。

这里，预设的NFC通信协议为公开的标准技术规范；预设的指令数据报文格式和指令反馈数据报文格式为基于实际应用指定的报文解析/封装规范。

在本发明实施例的另一个具体实现方式中，NFC芯片12具体用于在根据第一指令数据进行指令执行得到对应的第一指令执行结果时：

步骤A1，对第一指令数据进行指令码和指令参数提取生成对应的第一指令码和第一指令参数；并将本地预置的与第一指令码匹配的指令处理接口作为对应的当前处理接口；

这里，本发明实施例的第一指令数据由第一指令码和第一指令参数组成；本发明实施例的NFC芯片12上预置了一个嵌入式操作系统，上述与第一指令码匹配的指令处理接口即为该操作系统内用于处理该指令的处理程序输入接口；

步骤A2，并对第一指令码的指令类型进行识别生成对应的第一指令类型；

其中，第一指令类型包括校验指令类型、写指令类型和读指令类型；

这里，本发明实施例的NFC芯片12支持一套预设的NFC指令集，该NFC指令集中所有指令的指令类型大体分为三类：校验指令类型、写指令类型和读指令类型，诸如常见的口令检验指令、外部/内部认证指令等就属于校验指令类型，常见的UID读取指令、存储块读取指令等就属于读指令类型，常见的存储块写指令、密钥装载指令等就属于写指令类型；需要说明的是，本发明实施例NFC芯片12在处理类似外部/内部认证指令这种需要进行数据加/解密操作的指令时，默认通过调用预置的国密SM7算法协处理器进行数据加/解密处理；

步骤A3，并在第一指令类型为校验指令类型或写指令类型时，将第一指令参数输入当前处理接口进行处理，并接收当前处理接口返回的第一指令执行状态；并将第一指令执行状态作为对应的第一指令执行结果；

步骤A4，并在第一指令类型为读指令类型时，将第一指令参数输入当前处理接口进行处理，并接收当前处理接口返回的第二指令执行状态和第一读取数据；并对第一读取数据是否为空进行识别，若是则将第二指令执行状态作为对应的第一指令执行结果，若否则由第二指令执行状态和第一读取数据组成对应的第一指令执行结果。

(三)电机供电模块13、电机14、传动结构15和锁扣结构16

电机供电模块13与电机14连接；电机供电模块13用于利用天线11的输入电流对电机14供电。

在本发明实施例的另一个具体实现方式中，电机供电模块13具体用于在利用天线11的输入电流对电机14供电时，利用天线11的输入电流对内置的充电单元进行充电；并在充电单元的蓄电量达到设定阈值时，由内部的升压电路单元对充电单元的输出电压进行稳定升压并向电机14输出稳定在预设的电机14工作电压范围内的升压电压。

电机14与传动结构15连接；电机14具体包括电机轴141和/或传动轴142；电机14具体通过将电机轴141套入齿轮盘151的轴心实现与传动结构15的连接、如图2a为本发明实施例提供的电机通过电机轴与齿轮盘连接的示意图所示，或者具体通过将与电机轴141连接的传动轴142套入齿轮盘151的轴心实现与传动结构15的连接、如图2b为本发明实施例提供的电机通过传动轴与齿轮盘连接的示意图所示。

传动结构15可与锁扣结构16产生接触；传动结构15具体包括齿轮盘151和直齿条152；齿轮盘151与直齿条152的齿轮啮合、如图3为本发明实施例提供的电机与传动结构联动对锁扣结构进行开锁操作的示意图所示；锁扣结构16具体包括锁扣组件161、锁扣弹簧162和弹簧底座163、如图3所示；锁扣组件161的一侧端头可与直齿条152的一侧端头接触，另一侧端头与锁扣弹簧162的一侧端头连接、如图3所示；锁扣弹簧162的另一侧端头与弹簧底座163连接、如图3所示；弹簧底座163在受力情况下不发生位移；锁扣弹簧162用于在锁扣组件161未与直齿条152接触时基于最小弹簧形变姿态将锁扣组件161稳定在一个预设的锁定位置处。

电机14与传动结构15则用于在电机14上电时，对锁扣结构16进行开锁操作。

在本发明实施例的另一个具体实现方式中，电机14具体用于在对锁扣结构16进行开锁操作时，在获得电机供电模块13的输入电压后通过转动电机轴141带动齿轮盘151转动。

这里以图3为例，若电机14是通过转动电机轴141与齿轮盘151连接的那么在电机14以逆时针方向转动电机轴141时会带动齿轮盘151同步进行逆时针转动，另外若电机14是通过与电机轴141连接的传动轴142与齿轮盘151连接的那么在电机14以逆时针方向转动电机轴141时会带动传动轴142和齿轮盘151都同步进行逆时针转动。

在本发明实施例的另一个具体实现方式中，传动结构15具体用于在对锁扣结构16进行开锁操作时，由被电机轴141带动的齿轮盘151在转动过程中通过与直齿条152啮合的齿轮带动直齿条152做直线运动；并由直齿条152在运动过程中基于自身的一侧端头与锁扣结构16的锁扣组件161的一侧端头进行接触，并在接触后沿着直齿条152的运动方向从接触面对锁扣组件161进行推动。

这里以图3为例，在齿轮盘151被电机轴141带动进行逆时针转动时，能通过与直齿条152啮合的齿轮带动直齿条152向右做直线运动、该直线运动方向即为传动方向；而直齿条152沿着传动方向向前运动时会与锁扣组件161的一侧端头接触上，并在随后会继续沿着传动方向也就是直齿条152的运动方向从接触面对锁扣组件161向右进行推动。

在本发明实施例的另一个具体实现方式中，锁扣结构16具体用于在对锁扣结构16进行开锁操作时，由锁扣组件161的一侧端头与直齿条152的一侧端头接触并在接触面受到直齿条152的推动时沿着推动方向运动，并在锁扣组件161的位置从锁定位置被推至预设的开锁位置时完成开锁操作。

这里，先对锁定位置和开锁位置进行一下说明，常规情况下在锁定状态时会将锁扣结构16上呈“┓”形状的锁扣舌置于一个锁扣槽里形成锁定效果，而锁扣舌进入锁扣槽的深度L

这里以图3为例，锁扣组件161在被直齿条152沿传动方向向右推动时会从锁定位置向开锁位置运动，该运动方向被称为锁扣运动方向，锁扣组件161的锁扣运动方向与直齿条152的传动方向是一致的；当锁扣组件161运动到开锁位置时达到开锁效果。

若要将本发明实施例该NFC锁控系统1应用在商品/礼品包装盒上，可将天线11预置在商品/礼品包装盒的外部；并将NFC芯片12预置在商品/礼品包装盒的外部或内部；并将电机供电模块13、电机14、传动结构15和锁扣结构16预置在商品/礼品包装盒的内部，并在锁扣结构16的锁扣组件161处于锁定位置时使商品/礼品包装盒从内部锁定，并在锁扣结构16的锁扣组件161处于预设的开锁位置时使商品/礼品包装盒从内部开锁。

本发明实施例提供了一种NFC锁控系统，该系统包括：天线、NFC芯片、电机供电模块、电机、传动结构和锁扣结构；该系统通过天线产生的感应电流对NFC芯片和电机供电模块供电，并由电机供电模块对电机供电；并通过NFC芯片对溯源信息进行存储和读写操作；并通过电机、传动结构和锁扣结构的联动实现开锁操作。将本发明系统应用在商品/礼品包装盒上，一方面可以给出一种无源开锁方式，解决了常规方案中需要配置物理钥匙或需要预置电池的技术缺陷，提高了用户体验度；另一方面还可以通过设置NFC芯片在开锁的同时提供商品/礼品信息溯源功能，进一步丰富了包装盒功能、提高了用户体验度。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。