读写器的标签检测电路及读写器

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种读写器的标签检测电路及读写器。

背景技术

射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是自动设别技术的一种，基于非接触的方式，通过无线射频信号的形式对标签进行读写识别，广泛应用在物流、防伪、食品、交通、身份设别等领域。

在某些场景的应用上，RFID读写器并不需要一直工作。例如在门禁应用上，读写器只需要有卡时使用，其余大部分时间处于空闲状态，如果这时采用一直发命令来检测标签，会花费大量的时间，一直维持很高的功耗，并且都是无效的命令操作。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种读写器的标签检测电路及读写器。

本发明提供一种读写器的标签检测电路，至少包括整形模块和检测模块，其中，所述整形模块与所述检测模块连接；

所述检测模块，用于向读写器的模拟前端电路发送第一电压信号；

所述整形模块，用于接收所述模拟前端电路反馈的检测信号，对所述检测信号进行整形处理，得到整形信号，将所述整形信号发送给所述检测模块；其中，所述检测信号为所述模拟前端电路根据第一电压信号产生的信号；

所述检测模块，还用于根据所述整形信号确定所述检测信号为有效信号时，根据第一电压信号和预配置的第二电压信号确定所述读写器的射频场是否有标签，并在所述射频场有标签时，向所述读写器的控制电路发送对标签进行识别的启动信号。

根据本发明提供的一种读写器的标签检测电路，所述标签检测电路还包括寄存器模块，所述寄存器模块分别与所述整形模块、检测模块连接；

所述寄存器模块，用于存储对所述整形模块和所述检测模块的控制信号，将所述控制信号发送给所述整形模块和所述检测模块，使所述整形模块和所述检测模块根据所述控制信号完成执行动作；

所述寄存器模块，还用于存储所述第二电压信号，将所述第二电压信号发送给所述检测模块。

根据本发明提供的一种读写器的标签检测电路，所述检测模块包括计数模块、计数比较模块、轮询模块、电压比较模块和启动模块，其中，所述整形模块与所述计数模块连接，所述计数模块与所述计数比较模块，所述计数比较模块与所述轮询模块连接，所述轮询模块与所述电压比较模块连接，所述电压比较模块与所述启动模块连接；

所述轮询模块，用于采用轮询方式向模拟前端电路发送第一电压信号；

所述计数模块，用于根据所述整形信号确定高电平个数；

所述计数比较模块，用于根据所述高电平个数与预配置的有效个数进行比较，得到第一比较结果，所述第一比较结果表征所述检测信号是否为有效信号；

所述轮询模块，还用于在所述检测信号为有效信号时，将所述第一比较结果发送给所述电压比较模块；

所述电压比较模块，用于在所述检测信号为有效信号时，根据第一电压信号和预配置的第二电压信号确定第二比较结果，所述第二比较结果表征所述读写器的射频场是否有标签；

所述启动模块，用于在所述读写器的射频场有标签时，向所述读写器的控制电路发送对标签进行识别的启动信号。

根据本发明提供的一种读写器的标签检测电路，所述检测模块还包括修改模块，所述修改模块与所述寄存器模块连接；

所述寄存器模块，还用于存储预配置的检测时间；

所述修改模块，用于根据所述检测时间确定计数周期和有效个数。

根据本发明提供的一种读写器的标签检测电路，所述整形模块包括第一整形模块、第二整形模块和融合模块，其中：

所述第一整形模块，用于根据预输入的时钟信号对所述检测信号进行同步及边沿检测，得到第一检测信号；

所述第二整形模块，用于根据预输入的时钟信号对所述检测信号进行同步及边沿检测，得到第二检测信号；

所述融合模块，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号得到整形信号。

根据本发明提供的一种读写器的标签检测电路，所述第一整形模块包括第一同步模块和第一边沿检测模块，所述第二整形模块包括第二同步模块和第二边沿检测模块，其中：

所述第一同步模块，用于根据所述时钟信号的上升沿对所述检测信号进行多级同步处理；

所述第一边沿检测模块，用于对同步后的检测信号进行下降沿检测，得到第一检测信号；

所述第二同步模块，用于根据所述时钟信号的下降沿对所述检测信号进行多级同步处理；

所述第二边沿检测模块，用于对同步后的检测信号进行上升沿检测，得到第二检测信号。

根据本发明提供的一种读写器的标签检测电路，所述寄存器模块与所述读写器的控制电路连接；

所述寄存器模块，还用于接收所述控制电路的配置信息，根据所述配置信息配置第一电压信号和控制信号。

根据本发明提供的一种读写器的标签检测电路，所述寄存器模块，还用于根据所述时钟信号配置检测时间。

根据本发明提供的一种读写器的标签检测电路，所述融合模块为与门电路。

本发明还提供一种读写器，包括上述的至少包括上述的标签检测电路、模拟前端电路、控制电路和天线线圈，其中：

所述标签检测电路，用于向读写器的模拟前端电路发送第一电压信号；

所述模拟前端电路，用于与所述天线线圈对第一电压信号进行处理产生检测信号，将所述检测信号发送给所述标签检测电路；

所述标签检测电路，用于根据所述检测信号确定在所述读写器的射频场有标签时，向所述控制电路发送对标签进行识别的启动信号；

所述控制电路，用于根据所述启动信号对标签进行内容识别。

本发明提供的读写器的标签检测电路及读写器，能够快速检测到在读写器的射频场是否存在标签，并在射频场存在标签时，使读写器上的控制电路启动执行后续的标签信息识别操作，降低读写器的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的读写器的标签检测电路的结构示意图；

图2是本发明提供的整形模块的的结构示意图；

图3是本发明提供的整形信号的波形示意图；

图4为本发明提供的读写器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是自动设别技术的一种，基于非接触的方式，通过无线射频信号的形式对标签进行读写识别，广泛应用在物流、防伪、食品、交通、身份设别等领域。

在某些场景的应用上，RFID读写器并不需要一直工作。例如在门禁应用上，读写器只需要有卡时使用，其余大部分时间处于空闲状态，如果这时采用一直发命令来检测标签，会花费大量的时间，一直维持很高的功耗，并且都是无效的命令操作。

为此，本发明需要在读写器上增设一标签检测电路，该标签检测电路需要能够快速、高效的检测到标签进入读写器的射频场内，以便后续读写器与标签建立通信。

下面结合图1-4图描述本发明提供的读写器的标签检测电路及读写器。

图1示出了本发明提供的读写器的标签检测电路的结构示意图，参见图1，该读写器的标签检测电路，至少包括整形模块11和检测模块12，其中，整形模块11与检测模块12连接。

检测模块12，用于向读写器的模拟前端电路发送第一电压信号；

整形模块11，用于接收模拟前端电路反馈的检测信号，对检测信号进行整形处理，得到整形信号，将整形信号发送给检测模块12；其中，检测信号为模拟前端电路根据第一电压信号产生的信号；

检测模块11，还用于根据整形信号确定检测信号为有效信号时，根据第一电压信号和预配置的第二电压信号确定读写器的射频场是否有标签，并在射频场有标签时，向读写器的控制电路发送对标签进行识别的启动信号。

对此，需要说明的是，读写器通常包括控制电路、模拟前端电路和天线线圈，在标签识别过程中，该控制电路向模拟前端电路发送载波信号，该载波信号经模拟前端电路处理后，作用到天线线圈上。当标签靠近天线线圈，会使得天线线圈上的载波信号（该载波信号带有标签内容）反馈给模拟前端电路，模拟前端电路再对该载波信号进行处理后，反馈给控制电路，从而控制电路识别到标签上的内容。

在本发明中，该读写器的标签检测电路，也需要与模拟前端电路、天线线圈发生信号交互，以达到对读写器的射频场内是否存有标签的检测。为此，标签检测电路的检测模块向模拟前端电路发送第一电压信号，模拟前端电路根据第一电压信号反馈检测信号。该检测信号被整形模块接收，整形模块对检测信号进行整形处理，得到整形信号，将整形信号发送给检测模块。该整形模块基于时钟信号分两路对检测信号进行处理，并合并处理之后的两个信号，得到整形信号。

在本发明中，由于检测环境的影响，模拟前端电路反馈的检测信号未必会是有效信号。为此，该检测模块首先要根据整形信号确定检测信号为有效信号时，然后在根据第一电压信号和预配置的第二电压信号去进行数值比较，从而根据比较结果去确定读写器的射频场是否有标签。

例如第一电压信号大于第二电压信号，则表明射频场有标签。第一电压信号小于第二电压信号，则表明射频场没标签。

当射频场有标签时，该检测模块向读写器的控制电路发送对标签进行识别的启动信号。控制电路得到启动信号后，才会向标签发送信号及能量，以实现对标签的信息识别。

本发明提供的读写器的标签检测电路，能够快速检测到在读写器的射频场是否存在标签，并在射频场存在标签时，使读写器上的控制电路启动执行后续的标签信息识别操作，降低读写器的功耗。

在上述的读写器的标签检测电路的进一步发明中，主要是对标签检测电路的进一步解释说明，该标签检测电路还包括寄存器模块13，该寄存器模块13用于存储指令和数据。在本发明中，该寄存器模块13分别与整形模块11、检测模块12连接，用于服务整形模块、检测模块的工作过程。

该寄存器模块存储有对整形模块和检测模块的控制信号，将控制信号发送给整形模块和检测模块，使整形模块和检测模块根据控制信号完成执行动作。

该寄存器模块还存储有第二电压信号，将第二电压信号发送给检测模块，以便检测模块根据第一电压信号和第二电压信号确定读写器的射频场是否有标签。

本发明进一步提供的读写器的标签检测电路，设置寄存器模块，实现对整形模块和检测模块完成执行动作的前端准备工作，为整形模块和检测模块提供数据支持。

在上述的读写器的标签检测电路的进一步发明中，主要是对检测模块的进一步解释说明，具体如下：

检测模块12包括计数模块121、计数比较模块122、轮询模块123、电压比较模块124和启动模块125，其中，整形模块11与计数模块121连接，计数模块121与计数比较模块122，计数比较模块122与轮询模块123连接，轮询模块123与电压比较模块124连接，电压比较模块124与启动模块125连接。

轮询模块，用于采用轮询方式向模拟前端电路发送第一电压信号。

计数模块，用于根据整形信号确定高电平个数。

计数比较模块，用于根据高电平个数与预配置的有效个数进行比较，得到第一比较结果，第一比较结果表征检测信号是否为有效信号。

轮询模块，还用于在检测信号为有效信号时，将第一比较结果发送给电压比较模块。

电压比较模块，用于在检测信号为有效信号时，根据第一电压信号和预配置的第二电压信号确定第二比较结果，第二比较结果表征读写器的射频场是否有标签。

启动模块，用于在读写器的射频场有标签时，向读写器的控制电路发送对标签进行识别的启动信号。

对此，需要说明的是，在本发明中，轮询模块采用轮询方式向模拟前端电路发送第一电压信号。例如第一电压信号的数值范围为2V-1V。轮询过程中，先将2V发送给模拟前端电路，在确定检测信号为无效信号时，再将1.9V发送给模拟前端电路。

在本发明中，判断检测信号是否有效，具体为：该整形信号为波形信号，计数模块根据整形信号确定一段时间内的高电平个数。计数比较模块将确定的高电平个数与预配置的有效个数进行比较，得到第一比较结果，然后根据第一比较结果确定检测信号是否为有效信号。

例如确定的高电平个数大于有效个数，则检测信号为有效信号。

该轮询模块在根据第一比较结果确定检测信号为有效信号后，将第一比较结果告知电压比较模块。

电压比较模块在根据第一比较结果确定检测信号为有效信号后，将第一电压信号和预配置的第二电压信号确定读写器的射频场是否有标签。当确定射频场有标签时，启动模块向读写器的控制电路发送对标签进行识别的启动信号，控制电路得到启动信号后，才会向标签发送信号及能量，以实现对标签的信息识别。

本发明进一步提供的读写器的标签检测电路，通过统计波形信号中的高电平个数，将高电平个数与有效个数进行比较，确定检测信号是否有效，能够合理信号的特性去对信号进行有效判断，并在信号有效时，根据电压值的比较，去确定射频场内是否有标签，更加直观。

在上述的读写器的标签检测电路的进一步发明中，主要是对检测模块的进一步解释说明，该检测模块12还包括修改模块126，修改模块126与寄存器模块13连接。

寄存器模块，还用于存储预配置的检测时间。

修改模块，用于根据检测时间确定计数周期和有效个数。

对此，需要说明的是，在本发明中，该寄存器模块基于时钟信号确定标签检测电路的检测时间，该检测时间为一个时间段，在该时间段内可以统计波形信号的高电平个数。寄存器模块将检测时间发送给修改模块，该修改模块再根据检测时间确定计数周期和有效个数。不同的检测时间对应不同的计数周期和有效个数。

另外，寄存器模块，还用于接收控制电路的配置信息，根据配置信息配置第一电压信号、控制信号和启动配置策略。该启动配置策略用于对第二比较结果的不同情况配置不同的操作动作。

在上述的读写器的标签检测电路的进一步发明中，主要是对整形模块的进一步解释说明，具体如下：

该整形模块11包括第一整形模块、第二整形模块和融合模块115，其中：

第一整形模块，用于根据预输入的时钟信号对检测信号进行同步及边沿检测，得到第一检测信号；

第二整形模块，用于根据预输入的时钟信号对检测信号进行同步及边沿检测，得到第二检测信号；

融合模块，用于根据第一检测信号和第二检测信号得到整形信号。

再进一步的解释说明，第一整形模块包括第一同步模块111和第一边沿检测模块112，第二整形模块包括第二同步模块113和第二边沿检测模块114，其中：

第一同步模块，用于根据时钟信号的上升沿对检测信号进行多级同步处理；

第一边沿检测模块，用于对同步后的检测信号进行下降沿检测，得到第一检测信号；

第二同步模块，用于根据时钟信号的下降沿对检测信号进行多级同步处理；

第二边沿检测模块，用于对同步后的检测信号进行上升沿检测，得到第二检测信号。

对此，需要说明的是，在本发明中，将检测信号输入到第一同步模块和第一边沿检测模块，其是在时钟信号下，采用该时钟信号的上升沿对检测信号进行多级同步，以及根据同步后的信号进行下降沿检测。

相应地，将检测信号输入到第二同步模块和第二边沿检测模块，其是在时钟信号下，采用该时钟信号的下降沿对检测信号进行多级同步，以及根据同步后的信号进行上升沿检测，得到第二检测信号。

然后，融合模块，用于根据第一检测信号和第二检测信号得到整形信号。在本发明中，该融合模块可采用与门电路。

本发明进一步提供的读写器的标签检测电路，基于时钟信号分别分两路对检测信号进行同步及边沿检测，然后融合成整形信号，便于对检测信号进行合理整合，方便后续的高电平个数的统计。

图2是整形模块的具体结构示意图，参见图2，时钟信号clk是频率为27.12MHz/s的时钟信号，复位信号rst，检测信号det是模拟前端电路输入的信号，整形信号det_o。

det信号是来着于模拟前端电路的输入，属于异步输入信号，在对该信号使用之前，需要对该信号进行两级同步后以去除跨时钟域带来的亚稳态问题，避免数据输出的紊乱，同步后得到det_psync、det_nsync信号。将同步后的信号det_psync进行两级的下降沿检测并取或运算，目的是把原本的det信号下降沿转变成一个频率为13.56MHz/s的时钟的周期的高电平。另外整形模块由频率为27.12MHz/s的时钟的上升沿检测和下降沿检测两部分组成，由于det信号由模拟前端电路给出，它可能不是标准的频率为13.56MHz/s的周期波形信号，由于其频率和占空比存在一定范围内的波动，所以通过使用时钟clk上升沿检测和下降沿检测，保证在使用clk上升沿检测不到的边沿，在使用clk下降沿能够检测得到，提高了检测波形边沿的准确性，防止错漏。

图3是图2对应的整形信号的波形图，其中clk是频率为27.12MHz的时钟信号，det信号的模拟前端输入的检测信号，det_psync、det_nsync是对det做clk上升沿、下降沿两级同步后的信号，det_psync1、det_psync2是det_psync做上升沿寄存一级、二级寄存信号，det_nsync1、det_nsync2是det_nsync做下降沿寄存一级、二级寄存信号，det_o1是det_psync两级下降沿判断输出，det_o2是det_nsync两级下降沿判断输出，det_o是det信号最终整形输出。可以看到det信号并不是标准的13.56MHz/s的脉冲波形，如果使用clk单边沿进行采样得到整形输出，例如是上升沿，那么对应的整形输出是det_o1，可以看到在一些位置并不是一直的高电平，这些地方就是遗漏或者采样出错的地方，如果加上下降沿采用的输出det_o2，可以弥补上升沿没有采样到地方，两种边沿结合采样降低了采样的出错概率，基于这种原理可以大幅度的降低采样出错遗漏的概率，det容限更大。

上述提供的读写器的标签检测电路，能够快速检测到在读写器的射频场是否存在标签，并在射频场存在标签时，使读写器上的控制电路启动执行后续的标签信息识别操作，降低读写器的功耗。

如图4所示，本发明还提供一种读写器，该读写器至少包括上述提及的标签检测电路41、模拟前端电路42、控制电路43和天线线圈44，其中：

标签检测电路41，用于向读写器的模拟前端电路发送第一电压信号；

模拟前端电路42，用于与天线线圈44对第一电压信号进行处理产生检测信号，将检测信号发送给所述标签检测电路；

标签检测电路41，用于根据检测信号确定在读写器的射频场有标签时，向控制电路发送对标签进行识别的启动信号；

控制电路43，用于根据启动信号对标签进行内容识别。

对此，需要说明的是，在本发明中，该读写器的标签检测电路，也需要与模拟前端电路、天线线圈发生信号交互，以达到对读写器的射频场内是否存有标签的检测。当射频场有标签时，该标签检测电路向读写器的控制电路发送对标签进行识别的启动信号。控制电路得到启动信号后，才会向标签发送信号及能量，以实现对标签的信息识别。

基于上述对标签检测电路对射频场中是否有标签的检测过程的详细说明，在此不再赘述。

本发明提供的读写器，能够快速检测到在读写器的射频场是否存在标签，并在射频场存在标签时，使读写器上的控制电路启动执行后续的标签信息识别操作，降低读写器的功耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。