CN104787443A - 一种具备nfc识别功能的保鲜盒及其nfc装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种具备NFC识别功能的保鲜盒，其包括：一盒体，所述盒体包括盒身，以及与所述盒身相配装的盒盖；一NFC装置，所述的NFC装置固定于所述盒体上，并与其他设备进行通信连接。本发明的一种具备NFC识别功能的保鲜盒及其NFC装置，其将先进的NFC技术与保鲜盒结合，实现通信连接，提高了食品的安全性，同时对NFC进行了改进，使NFC识别更加简单方便。

Description

一种具备NFC识别功能的保鲜盒及其NFC装置
技术领域
本发明涉及食品安全技术领域，尤其涉及一种具备NFC识别功能的保鲜盒及其NFC装置。
背景技术
NFC英文全称Near Field Communication，近距离无线通信。是由飞利浦公司发起，由诺基亚、索尼等著名厂商联合主推的一项无线技术。NFC工作于13.6MHz频段，有RFID演变而来。利用一个单芯片，NFC技术可以实现感应式读卡器、感应式卡片以及点对点通讯的功能。与RFID一样，NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。首先，NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。
由于NFC技术工作频段较低，因此要求其天线要有较大的面积，而且需要与其实现相互通信的设备在软件层进行协议栈软件的设置，工作量较大。
随着物联网的不断发展，越来越多的日常事务都与互联网关联起来，通过物联网，我们不仅能够实现数据与实物的实时检测，也能实现移动设备与实物的实时监控。例如，目前保鲜盒，由于保鲜盒与我们的食品安全息息相关，保鲜盒内食品的实时品质情况，关乎个人食品安全。但是传统的保鲜盒不具备移动设备实时监控与信息互通的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备NFC识别功能的保鲜盒及其NFC装置，其解决了目前保鲜盒不能实现物联网，并且NFC通信复杂低效的技术问题。
为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：
一种具备NFC识别功能的保鲜盒，其包括：一盒体；一具备通信功能的NFC装置，所述的NFC装置固定于所述盒体上。
一种应用于上述的具备NFC识别功能的保鲜盒的NFC装置，所述NFC装置与外部的主机设备连接，并且所述NFC装置包括微处理器、NFC控制器、天线及匹配电路；所述微处理器包括：接口，所述主机设备通过所述接口与所述NFC装置连接，所述主机设备与所述NFC装置通过所述接口传输接口指令；NFC协议栈模块，用于实现NFC业务；NFC管理模块，用于解析所述接口指令，并根据所述接口指令控制所述NFC协议栈模块执行所述NFC业务；所述NFC控制器分别与所述微处理器和所述天线及匹配电路连接；所述天线及匹配电路，用于与外部的NFC装置进行近场通信。
其中，所述NFC协议栈模块实现的所述NFC业务对应的工作模式包括读写器模式、点到点模式或者卡模拟模式。
其中，若所述NFC装置配置在三种工作模式下，所述NFC装置会动态检测所述NFC装置的工作模式，识别出所述NFC装置当前运行的第一工作模式，选择出与所述第一工作模式匹配的第二工作模式，然后发送所述接口指令通知所述主机设备。
其中，若所述NFC装置运行于所述卡模拟模式，所述主机设备通过所述接口指令并携带发出的第一读指令，发送到所述NFC装置；所述NFC装置将所述第一读指令发送到所述NFC装置；所述NFC装置向所述NFC装置发送第一读指令响应，所述NFC装置通过所述接口指令并携带所述第一读指令响应发送给所述主机设备；若所述NFC装置运行于所述点到点模式，所述主机设备发送点到点写指令并携带第一数据到所述NFC装置；所述NFC装置将所述第一数据发送给所述NFC装置；或者，所述NFC装置收到所述NFC装置发来的第二数据后，所述NFC装置使用点到点读指令并携带所述第二数据发回到所述主机设备；若所述NFC装置运行于所述读写器模式，所述NFC装置通过所述接口指令并携带所述NFC装置发出的第二读指令，发送到所述主机设备；所述主机设备再通过所述接口指令携带第二读指令响应，发送给所述NFC装置，再由所述NFC装置将所述第二读指令响应发回给所述NFC装置。
其中，当两个NFC装置之间的距离的等于或小于预定的距离阈值时，建立双向的透传模式，所述主机设备发到一个所述NFC装置的数据都会传递到另一个所述NFC装置；当所述两个NFC装置之间的距离大于所述距离阈值时，所述透传模式结束。
其中，所述微处理器装载有嵌入式实时操作***，所述NFC协议栈模块和所述NFC管理模块运行于所述嵌入式实时操作***中。
其中，所述接口为有线接口，所述微处理器还包括有线连接驱动模块，所述有线连接驱动模块用于为所述有线接口提供驱动程序。
其中，所述接口指令为AT指令。
其中，所述NFC控制器设有HCI接口或者NCI接口。
与现有技术相比，本发明的一种具备NFC识别功能的保鲜盒及其NFC装置，其将先进的NFC技术与保鲜盒结合，实现通信连接，提高了食品的安全性，同时对NFC进行了改进，使NFC识别更加简单方便。
附图说明
图1为本发明一种具备NFC识别功能的保鲜盒的结构示意图；
图2为本发明一种应用于具备NFC识别功能保鲜盒的NFC装置的结构示意图；
图3为本发明一种应用于具备NFC识别功能保鲜盒的NFC装置的优选结构示意图。
具体实施方式
以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。
请参阅图1，本发明的一种具备NFC识别功能的保鲜盒，其包括一盒体，所述盒体包括盒身1，与所述盒体向配装的盒盖2；固定于所述盒体上的一NFC装置3，所述的NFC装置3用于监测盒体内的食品的数据以及无线数据传输。
进一步的，所述的盒体的盒盖2上还设有一扣件4，所述扣件4用于方便拿取或携带。进一步的，所述的NFC装置3埋设于所述盒盖2的盖面中部，NFC装置设有温度传感器，微生物检测装置，以及自身标识模块。所述的NFC标签格式采用ISO14443标准或ISO18092标准。该NFC装置3可与外部其他设备进行通信，以及数据传输，与该具备NFC识别功能的保鲜盒适配的外部设备包括：手机，平板，电脑，POS机，门禁装置等具备信息扫描功能的设备。
请参阅附图2以及附图3，一种应用于上述保鲜盒的NFCNFC装置，图2是本发明NFC装置的结构示意图，所述NFC装置100搭载有NFC协议栈，且NFC装置100与主机设备200连接，所述NFC装置100包括微处理器10、NFC控制器20、天线及匹配电路30，其中：所述微处理器10包括：接口11，主机设备200通过接口11与NFC装置100连接，所述主机设备200与NFC装置100通过接口11传输接口指令来使用NFC功能。所述接口指令优选为AT指令。NFC协议栈模块12，用于实现NFC业务。NFC协议栈模块12中设有各种NFC协议栈软件，用于实现NFC的读写器模式，点到点模式，卡模拟模式三种功能所需要的NFC-forum标准化组织定义的规范。其中：读写器模式：支持对不同类型卡片命令的处理，包括NFC Forum标准化组织定义的Type 1,Type 2,Type 3,Type 4卡片，Mifare卡片，Felica卡片，ISO15693卡片等，支持NDEF(NFC Data Exchange Format，NFC数据交换格式)的读写，NDEF消息解析，RTD(RecordType Definition，记录类型定义)格式的解析等。
点到点模式：支持NFC Forum标准化组织定义的LLCP(Logical LinkControlProtocol，逻辑链路控制协议)，SNEP(Simple NDEF Exchange Protocol，简单NDEF交换协议)，NDEF协议，NPP(Network Printing Protocol，网络打印协议)等。NFC管理模块13，用于解析所述接口指令，并根据所述接口指令控制所述NFC协议栈模块12执行所述NFC业务。所述NFC控制器20，分别与微处理器10和天线及匹配电路30连接。微处理器芯片10通过NFC控制器芯片20的硬件接口与之相连。所述NFC控制器20应该设有HCI(HostController Interface，主机控制接口)接口，NCI(NFC ControllerInterface，NFC控制器接口)接口。所述天线及匹配电路30，用于与外部的NFC装置300进行近场通信。优选的是，所述天线及匹配电路30可与其他NFC装置300的建立基于13.56MHz的射频物理通道。本发明可使设备厂商无需实现NFC-forum标准化组织定义的规范，并无需考虑NFC的天线设计及优化。可直接基于NFC装置100简单的接口指令完成NFC的读写器、点到点、卡模拟三种功能，极大地提高了具备NFC功能产品上市的速度。所述微处理器10装载有嵌入式实时操作***，所述NFC协议栈模块12和所述NFC管理模块13运行于所述嵌入式实时操作***中。NFC装置100内的相关软件部分均运行在嵌入式实时操作***上，所述嵌入式实时操作***可为FreeRTOS，uc/os，uc/os II，Nucleus，vxworks，uclinux等。所述NFC管理模块13用于在所述接口11上收发主机设备200发来的所述接口指令，并向所述NFC协议栈模块13发出请求及接收从NFC协议栈模块13发出的响应或者事件，并合成接口指令响应，发回给主机设备200。
所述微处理器10的接口11优选为有线接口，包括UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发器)串口，USB(UniversalSerial Bus，通用串行总线)接口等。所述微处理器10还包括有线连接驱动模块14，所述有线连接驱动模块14用于为所述有线接口提供驱动程序。
所述NFC协议栈模块12实现的所述NFC业务对应的工作模式包括读写器模式、点到点模式或者卡模拟模式。主机设备200可通过发送接口指令来控制NFC装置100，NFC装置100也以接口指令响应的方式通知主机设备200相关事件。所述NFC装置100可配置为运行在一种或者多种工作模式下；若被配置为工作在所有三种模式下，NFC装置100可动态地识别对端NFC装置300的运行模式，选择与之匹配的工作模式进行通信，并通过指令通知主机设备200。具体的是，若所述NFC装置100配置在所述三种工作模式下，所述NFC装置100会动态检测到NFC装置300的工作模式，识别出NFC装置300当前运行的第一工作模式，选择出与第一工作模式匹配的第二工作模式，然后发送所述接口指令通知主机设备200，通知其读卡器、点到点或卡模拟设备之一出现。随后：若NFC装置300运行于所述卡模拟模式，主机设备200通过所述接口指令并携带发出的第一读指令，发送到所述NFC装置100；所述NFC装置100将第一读指令发送到NFC设备300；NFC装置300向所述NFC装置100发送第一读指令响应，所述NFC装置100通过所述接口指令并携带第一读指令响应发送给主机设备200。例如，若是运行在卡模拟模式下的NFC装置300出现(或者传统卡片)，主机设备200可发送读写NDEF消息的接口指令，对卡片进行操作，操作成功后，NFC装置100返回运行成功指令。若NFC装置300运行于所述点到点模式，主机设备200发送点到点写指令并携带第一数据到所述NFC装置100。所述NFC装置100将第一数据发送给NFC装置300。或者，所述NFC装置100收到NFC装置300发来的第二数据后，所述NFC装置100使用点到点读指令并携带第二数据发回到主机设备200。
若NFC装置300运行于所述读写器模式，所述NFC装置100通过所述接口指令并携带NFC装置300发出的第二读指令，发送到主机设备200。主机设备200再通过所述接口指令携带第二读指令响应，发送给所述NFC装置100，再由所述NFC装置100将第二读指令响应发回给NFC装置300。例如，若是运行在读写器模式下的NFC装置300出现(或者传统读写器)，NFC装置100通过接口指令并携带外部读写器发出的PDU(Protocol DataUnit，协议数据单元)命令，发送到主机设备200。主机设备200再通过接口指令携带PDU命令的响应，发送给NFC装置100，再由NFC装置100将此PDU命令的响应发回给外部读写器；按此交互方式，完成卡模拟的过程。
在NFC协议栈模块12及NFC管理模块13的共同作用下，本NFC装置100还可在运行在一种透传模式下。在透传模式下，当两个NFC装置100相互靠近且两者之间的距离的等于或小于预定的距离阈值时，建立双向的透传模式，主机设备200发到一个所述NFC装置100的数据都会被忠实地传递到另一个所述NFC装置100。当所述两个NFC装置100相互离开且两者之间的距离大于所述距离阈值时，所述透传模式结束。
本发明可让不具备NFC功能且设备内软硬件资源有限的主机设备200，如打印机，路由器，白色家电设备等，通过接口与NFC装置100连接后，通过收发简单的接口指令，即可具备NFC的所有三种模式的功能。主机设备200无需修改已有硬件，只需硬件上连接NFC装置100，收发接口指令即可，主机设备200侧软件工作量较小，占用主机设备200的***资源(如flash，RAM，CPU执行时间等)也较小。
图3是本发明NFC装置的优选实例结构图，包括：运行有嵌入式实时操作***FreeRTOS的STM32单片机芯片，运行于STM32FreeRTOS环境中的NFC协议栈软件及NFC管理软件，NFC控制芯片ST21NFCA，天线及匹配电路。STM32单片机芯片是意法半导体公司的一款基于32位ARM处理器的单片机芯片，具有丰富的片上资源，如USB接口，UART接口，I2C(Inter-Integrated Circuit，集成电路)接口，片上RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)，片上Flash(闪存)等。
主机设备200通过STM32芯片的UART接口与本实例NFC装置100相连接，通过在此UART接口上发送接口指令来控制NFC装置100，并接收从NFC装置100返回的接口指令响应，以获取NFC相关数据；外部接口指令可使用AT命令格式的指令，或同等类似的指令，NFC装置100使用AT命令格式作为接口命令的格式；在STM32单片机芯片上运行NFC协议栈软件(即NFC协议栈模块)及NFC管理软件(即NFC管理模块)，NFC管理软件负责在UART串行口上收发AT指令，并向NFC协议栈软件发出请求及接收从NFC协议栈软件发出的响应或者事件，并合成AT指令响应，发回给主机设备200；NFC管理软件收到协议栈软件的事件通知后，通过UART口发送AT响应指令通知主机设备200，RF(Radio Freqency，射频)电路感应到其他NFC装置300，并在此AT指令中携带NFC装置信息；再由主机设备200根据NFC装置300的运行模式(传统卡片及传统读写器，对应运行在卡模拟及读写器模式下的NFC装置300)，发送对应的AT指令，与对端NFC设备300通信，并接收携带对端NFC装置300数据的AT指令。
NFC协议栈软件，动态监测到对端NFC装置300的运行模式并通知NFC管理软件，再由NFC管理软件通过AT命令通知主机设备200；根据NFC管理软件的请求，NFC协议栈软件运行在读写器、点到点、卡模拟三种模式下，在不同模式下，实现NFC-Forum标准化组织定义的相关规范。
ST21NFCA是意法半导体公司的NFC控制器芯片，具有I2C以及SPI(SCSI ParallelInterface，并行SCSI)接口，本实例中采用I2C接口与STM32单片机相连。ST21NFCA芯片再与板上天线及RF匹配电路相连接。综上所述，本发明NFC装置与不具备NFC功能的设备主机连接后，所述设备主机与所述NFC装置之间通过收发接口指令即可实现各种NFC功能。所述设备主机无需修改硬件，而只需硬件上连接所述NFC装置并收发接口指令即可，主机设备侧软件工作量较小，且占用主机设备的***资源也较小，从而大大提高了具备NFC功能的主机设备的上市速度。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具备NFC识别功能的保鲜盒，其特征在于，包括：一盒体；一具备通信功能的NFC装置，所述的NFC装置固定于所述盒体上。
2.一种应用于权利要求1所述的具备NFC识别功能的保鲜盒的NFC装置，其特征在于，所述NFC装置与外部的主机设备连接，并且所述NFC装置包括微处理器、NFC控制器、天线及匹配电路；所述微处理器包括：接口，所述主机设备通过所述接口与所述NFC装置连接，所述主机设备与所述NFC装置通过所述接口传输接口指令；NFC协议栈模块，用于实现NFC业务；NFC管理模块，用于解析所述接口指令，并根据所述接口指令控制所述NFC协议栈模块执行所述NFC业务；所述NFC控制器分别与所述微处理器和所述天线及匹配电路连接；所述天线及匹配电路，用于与外部的NFC装置进行近场通信。
3.根据权利要求2所述的NFC装置，其特征在于，所述NFC协议栈模块实现的所述NFC业务对应的工作模式包括读写器模式、点到点模式或者卡模拟模式。
4.根据权利要求3所述的NFC装置，其特征在于，若所述NFC装置配置在三种工作模式下，所述NFC装置会动态检测所述NFC装置的工作模式，识别出所述NFC装置当前运行的第一工作模式，选择出与所述第一工作模式匹配的第二工作模式，然后发送所述接口指令通知所述主机设备。
5.根据权利要求4所述的NFC装置，其特征在于，若所述NFC装置运行于所述卡模拟模式，所述主机设备通过所述接口指令并携带发出的第一读指令，发送到所述NFC装置；所述NFC装置将所述第一读指令发送到所述NFC装置；所述NFC装置向所述NFC装置发送第一读指令响应，所述NFC装置通过所述接口指令并携带所述第一读指令响应发送给所述主机设备；若所述NFC装置运行于所述点到点模式，所述主机设备发送点到点写指令并携带第一数据到所述NFC装置；所述NFC装置将所述第一数据发送给所述NFC装置；或者，所述NFC装置收到所述NFC装置发来的第二数据后，所述NFC装置使用点到点读指令并携带所述第二数据发回到所述主机设备；若所述NFC装置运行于所述读写器模式，所述NFC装置通过所述接口指令并携带所述NFC装置发出的第二读指令，发送到所述主机设备；所述主机设备再通过所述接口指令携带第二读指令响应，发送给所述NFC装置，再由所述NFC装置将所述第二读指令响应发回给所述NFC装置。
6.根据权利要求2所述的NFC装置，其特征在于，当两个NFC装置之间的距离的等于或小于预定的距离阈值时，建立双向的透传模式，所述主机设备发到一个所述NFC装置的数据都会传递到另一个所述NFC装置；当所述两个NFC装置之间的距离大于所述距离阈值时，所述透传模式结束。
7.根据权利要求2所述的NFC装置，其特征在于，所述微处理器装载有嵌入式实时操作***，所述NFC协议栈模块和所述NFC管理模块运行于所述嵌入式实时操作***中。
8.根据权利要求2所述的NFC装置，其特征在于，所述接口为有线接口，所述微处理器还包括有线连接驱动模块，所述有线连接驱动模块用于为所述有线接口提供驱动程序。
9.根据权利要求2所述的NFC装置，其特征在于，所述接口指令为AT指令。
10.根据权利要求2所述的NFC装置，其特征在于，所述NFC控制器设有HCI接口或者NCI接口。
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