CN103473519A - 一种巡检式无线射频读卡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巡检式无线射频读卡器，包括:主处理器;多个从处理器，与所述主处理器分别相连，每个从处理器与一个地址列表或地址范围相关联，该地址列表或地址范围用于指示至少一个待识别标识卡的地址;多个无线射频模块，每个无线射频模块与一个从处理器相连，在该从处理器的控制下对位于上述地址列表或地址范围内的标识卡进行状态轮询，并将每次获得的状态数据返回该从处理器;所述主处理器以预设的周期或方式对所述多个从处理器进行轮询，从各从处理器获取所述状态数据。本发明所提出的巡检式无线射频读卡器能够大幅度提升标识卡的并发识别数，而且通过主、从处理器的协同工作，可以简化对大量标识卡的管理。

Description

一种巡检式无线射频读卡器

技术领域

本发明涉及计算机信息处理及通信技术领域，尤其涉及一种巡检式无线射频读卡器。

背景技术

计算机信息处理及通信技术已渗透到各行各业，在矿井作业中为保护作业人员的生命安全起到了巨大的作用，其中一个典型设备就是读卡器。读卡器是井下人员定位***的关键部件，为在井下的恶劣环境中定位和跟踪工作人员提供了极大的便利。现有的读卡器都是通过不断接收井下作业人员所携带的标识卡发射的无线信号来确定井下作业人员的位置及活动区域，在人员并发量较大的情形下，会由于多个标识卡发射的信号间的相互干扰导致较高的漏读率，因此并发识别数量一般限定在100(10的2次方数量级)，这在很大程度上限制了读卡器的使用。为了识别更多作业人员，通常需要配备大量的读卡器，不仅成本急剧增加，而且要对这些相互独立的大量读卡器进行管理也是非常困难的。

发明内容

为克服以上问题，本发明提出了如下技术方案:

一种巡检式无线射频读卡器，其特征在于，包括:

主处理器;

多个从处理器，与所述主处理器分别相连，每个从处理器与一个地址列表或地址范围相关联，该地址列表或地址范围用于指示至少一个待识别标识卡的地址;

多个无线射频模块，每个无线射频模块与一个从处理器相连，在该从处理器的控制下对位于上述地址列表或地址范围内的标识卡进行状态轮询，并将每次获得的状态数据返回该从处理器;

所述主处理器以预设的周期或方式对所述多个从处理器进行轮询，从各从处理器获取所述状态数据。

进一步地，所述主处理器以预设的周期或方式自动将获得的所述状态数据传输给与所述读卡器相连的上位机。

进一步地，当所述主处理器收到来自上位机的数据请求时，所述主处理器将获得的所述状态数据传输给上位机。

进一步地，所述主处理器在将所述状态数据传输给上位机之前先将所述状态数据封装和/或压缩成数据帧，然后将该数据帧传输至上位机。

进一步地，每个所述从处理器自身存储所述地址列表或地址范围，或者

每个所述从处理器从外部读取所述地址列表或地址范围。

进一步地，所述地址列表或地址范围由所述主处理器分配。

进一步地，每个无线射频模块对标识卡进行状态轮询具体包括:

所述无线射频模块依次向上述地址列表或地址范围内的每一个地址发送无线信号，如果收到具有该地址的标识卡返回的应答信号，则记录该地址;如果没有收到应答信号，则继续向下一个地址发送无线信号，直至所述地址列表或地址范围内的所有地址被检测完毕，记录的地址即构成所述状态数据。

进一步地，所述主处理器以预设的周期或方式对所述多个从处理器进行轮询具体包括:

所述主处理器依次向每个与其相连的从处理器发送数据请求，每个从处理器在收到该数据请求后将自已获得的所有状态数据返回主处理器。

进一步地，每个从处理器在将自已获得的所有状态数据返回主处理器之前先将所有状态数据封装和/或压缩成数据帧，然后将该数据帧返回主处理器。

进一步地，所述主处理器与从处理器之间通过高速总线传输数据。

进一步地，所述主处理器与上位机之间通过有线方式或无线方式传输数据。

进一步地，所述主处理器和/或从处理器为单片机。

进一步地，所述无线射频模块包括支持RFID双向通信的射频芯片。

进一步地，当从处理器的数量超出主处理器的IO端口处理能力时，在所述主处理器与所述多个从处理器之间连接至少一个多路模拟开关，进行端口复用。

本发明所提出的巡检式无线射频读卡器能够大幅度提升标识卡的并发识别数，而且通过主、从处理器的协同工作，可以简化对大量标识卡的管理。

附图说明

图1是本发明实施例所述的巡检式无线射频读卡器的结构图;

图2是从处理器的示例性处理流程图;

图3是主处理器的示例性处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明的优选实施方式所述的巡检式无线射频读卡器的结构图。如图1所示，本实施例所述的无线射频读卡器100包括:主处理器101;多个从处理器102a、102b、……102n，分别与所述主处理器101相连;多个无线射频模块103a、103b、……103n，每个无线射频模块与一个从处理器相连。所述主处理器和从处理器可以选用现有技术中的任何一种实现，例如二者都可以以单片机方式实现，本实施例优选ARM系列和51系列单片机，所述主处理器与从处理器之间通过高速总线传输数据，例如SPI总线，所述无线射频模块具有双向无线射频通信功能，例如可以通过支持RFID双向通信的NRF24L01芯片实现其核心的通信功能。

每个从处理器与一个地址列表或地址范围相关联(图中未示出)，该地址列表或地址范围用于指示至少一个待识别的标识卡的地址。地址列表包括一个或多个待识别标识卡的地址，而地址范围则仅包括一个起始地址和一个终止地址，位于该起始地址和终止地址范围内的所有地址都是该从处理器负责识别的范围。

主处理器或上位机可以事先为每个从处理器分配地址列表或地址范围，然后每个从处理器将其保存在自身的存储空间中;当然，也可以在从处理器外部维护所述地址列表或地址范围，然后从处理器在需要时实时从外部读取。

每个无线射频模块与一个从处理器相连，在该从处理器的控制下对位于上述地址列表或地址范围内的标识卡进行状态轮询，并将每次获得的状态数据返回该从处理器。每个无线射频模块对标识卡进行状态轮询的具体方式参见图2所示的示例性流程图。在该示例中，以地址范围为例进行说明，另外，为了指示从处理器是否已完成对其相关地址范围内的标识卡的巡检操作，可以为每个从处理器赋予一个“巡检完成标志位”来指示其操作状态，例如以0表示尚未完成巡检，以1表示已经完成巡检。

接下来详细描述状态轮询的具体流程。上电或复位后，首先将待巡检的目标地址设置为所述地址范围中的起始地址(即最小地址)，并将“巡检完成标志位”复位为0;然后，无线射频模块向上述目标地址发送无线信号，如果地址与该目标地址相同的标识卡收到该无线信号，则向所述无线射频模块发送应答信号;如果无线射频模块收到该应答信号则表示具有该目标地址的标识卡位于读卡器的有效读取范围内，于是将该目标地址记录下来;如果没有收到应答信号则表示相应标识卡不在读卡器的有效读取范围内，此时不记录该目标地址;也就是说，此处是通过仅记录在有效读取范围内的标识卡的地址来反映标识卡的状态，当然也可以通过其他方式来记录标识卡的状态信息，此处不再赘述。到目前为止，对一个地址的巡检已经完成，接下来，将当前的目标地址加1得到下一个目标地址，然后按照与上面相同的方式对这个新的目标地址进行巡检，直至所述地址范围内的所有地址被检测完毕。可以通过以下方式来判断是否所有地址被检测完毕，即判断当前新的目标地址是否大于所述地址范围的终止地址(最大地址)，如果是，则表示已完成对所有地址的检测，此时将“巡检完成标志位”置位为1，巡检结束，前面记录下来的地址即构成该地址范围内标识卡的状态数据;否则继续对该新目标地址的检测。

以上描述了从处理器对与其相关联的地址范围内的标识卡进行状态轮询或巡检的详细过程，下面说明主处理器对与其相连的各从处理器进行状态轮询或巡检的过程。

主处理器可以按照预设的周期或方式对所述多个从处理器进行轮询，从各从处理器获取所述状态数据。图3给出了一个示例性的巡检流程，在该示例中，各从处理器被分别赋予从0到n-1的n个数字编号，以一个数字编号来指代某个具体的从处理器。上电或复位后，首先将待检测从处理器编号N设置为0，然后判断该从处理器N是否已经完成对其地址范围内的标识卡的巡检工作，例如可以判断该从处理器的“巡检完成标志位”，如果为1表示巡检已经完成，如果为0表示尚未完成。

通过以上判断，如果当前从处理器N已经完成对标识卡的巡检，则主处理器向该该从处理器N发送数据请求信号，当该从处理器收到数据请求信号后将自已获得的所有状态数据传输至主处理器。为了减少数据量，在传输之前还可以对数据进行封装和/或压缩操作，然后再传输给主处理器。主处理器接收完后，将该从处理器编号N设置为(N+1)%n，其中%表示求余操作，n表示与主处理器相连的从处理器的总数。接下来，按照与上面相同的方式对从处理器N进行状态读取，直至所有从处理器被检测完毕。可以通过多种方式来判断是否所有从处理器被检测完毕，例如可以判断当前最新的编号N是否等于0，若是，则表示已完成对所有从处理器的检测，否则继续对该从处理器N的检测。

通过以上判断，如果当前从处理器N尚未完成对标识卡的巡检，则跳过该从处理器N继续对下一个从处理器执行状态读取操作。

主处理器在从各从处理器得到标识卡的状态数据后，还可以将获得的数据以主动或被动的方式传输给与该读卡器相连的上位机，由上位机对这些数据做进一步的处理。其中，主动传输的方式是指所述主处理器以预设的周期或方式自动将获得的所述状态数据传输给与所述读卡器相连的上位机，例如，可以根据需要灵活设置一个数值作为主处理器向上位机上传数据的时间间隔，一旦时间间隔满足该数值，主处理器则自发向上位机传输数据。当然，该数据也可以根据实际需求进行修改。另外，所述被动传输方式是指主处理器不会自发向上位机传输数据，只有当所述主处理器收到来自上位机的数据请求时，所述主处理器才会将获得的所述状态数据传输给上位机。这样，上位机可以根据自身需求主动控制数据上传的时间，而且，通过周期性地向读卡器的主处理器发送数据请求信号，同样能够实现以特定间隔获取数据的目的。

为了降低数据量及通信负荷，所述主处理器在将所述状态数据传输给上位机之前还可以先将所述状态数据封装和/或压缩成数据帧，然后再将该数据帧传输至上位机。另外，读卡器的主处理器与上位机之间通过RS485、TCP/IP、蓝牙、或WiFi等现有的或者将来可能出现的通信方式传输数据。

为保证实时性，每个从处理器所分配的地址范围不超过2000个，当标识卡在读卡器无线信号覆盖范围内，从处理器所连接的无线射频模块自发射无线信号至接收到应答信号时间不会超过500us，一个巡检周期总计不超过1s。更进一步地，当从处理器的数量超出主处理器的IO端口处理能力时，可以通过在所述主处理器与所述多个从处理器之间连接至少一个多路模拟开关的方式进行端口复用，例如可以采用CD4067等多路模拟开关来实现上述功能。

本发明所提出的巡检式无线射频读卡器能够大幅度提升标识卡的并发识别数，而且通过主、从处理器的协同工作，可以简化对大量标识卡的管理。

本发明中各实施例提供的技术方案中的部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如:计算机中的硬盘、光盘或软盘。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种巡检式无线射频读卡器，其特征在于，包括:

主处理器;

多个从处理器，与所述主处理器分别相连，每个从处理器与一个地址列表或地址范围相关联，该地址列表或地址范围用于指示至少一个待识别标识卡的地址;

多个无线射频模块，每个无线射频模块与一个从处理器相连，在该从处理器的控制下对位于上述地址列表或地址范围内的标识卡进行状态轮询，并将每次获得的状态数据返回该从处理器;

所述主处理器以预设的周期或方式对所述多个从处理器进行轮询，从各从处理器获取所述状态数据。

2.如权利要求1所述的无线射频读卡器，其特征在于，

所述主处理器以预设的周期或方式自动将获得的所述状态数据传输给与所述读卡器相连的上位机。

3.如权利要求1所述的无线射频读卡器，其特征在于，

当所述主处理器收到来自上位机的数据请求时，所述主处理器将获得的所述状态数据传输给上位机。

4.如权利要求2或3所述的无线射频读卡器，其特征在于，

所述主处理器在将所述状态数据传输给上位机之前先将所述状态数据封装和/或压缩成数据帧，然后将该数据帧传输至上位机。

5.如权利要求1所述的无线射频读卡器，其特征在于，

每个所述从处理器自身存储所述地址列表或地址范围，或者

每个所述从处理器从外部读取所述地址列表或地址范围。

6.如权利要求1所述的无线射频读卡器，其特征在于，

优选的，所述地址列表或地址范围由所述主处理器分配。

7.如权利要求1所述的无线射频读卡器，其特征在于，每个无线射频模块对标识卡进行状态轮询具体包括:

所述无线射频模块依次向上述地址列表或地址范围内的每一个地址发送无线信号，如果收到具有该地址的标识卡返回的应答信号，则记录该地址;如果没有收到应答信号，则继续向下一个地址发送无线信号，直至所述地址列表或地址范围内的所有地址被检测完毕，记录的地址即构成所述状态数据。

8.如权利要求1所述的无线射频读卡器，其特征在于，所述主处理器以预设的周期或方式对所述多个从处理器进行轮询具体包括:

所述主处理器依次向每个与其相连的从处理器发送数据请求，每个从处理器在收到该数据请求后将自已获得的所有状态数据返回主处理器。

9.如权利要求8所述的无线射频读卡器，其特征在于，每个从处理器在将自已获得的所有状态数据返回主处理器之前先将所有状态数据封装和/或压缩成数据帧，然后将该数据帧返回主处理器。

10.如权利要求3所述的无线射频读卡器，其特征在于，

所述主处理器与从处理器之间通过高速总线传输数据，所述主处理器与上位机之间通过有线方式或无线方式传输数据;所述主处理器和/或从处理器为单片机;所述无线射频模块包括支持RFID双向通信的射频芯片;

当从处理器的数量超出主处理器的IO端口处理能力时，在所述主处理器与所述多个从处理器之间连接至少一个多路模拟开关，进行端口复用。

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