CN201229597Y - 一种具有双重唤醒模式的rfid电子标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有双重唤醒模式的RFID电子标签，包括微处理器，与微处理器连接的射频芯片，以及硬件唤醒电路和定时器，所述硬件唤醒电路与微处理器或电源控制器连接，用于检测外部唤醒信号并唤醒电子标签和设置工作模式；所述定时器定时向微处理器或射频芯片发出中断信号，使电子标签进入工作状态并与路侧基站通信。本实用新型采用了硬件唤醒和定时唤醒相结合的技术手段，综合了硬件唤醒模式和定时唤醒模式的各自优点，有效的解决了车载单元装置的功耗控制和实时通信问题，以及路侧基站的易于实施、降低成本等问题。

Description

一种具有双重唤醒模式的RFID电子标签

技术领域

本实用新型涉及一种在高速公路联网收费中用于多义性路径识别的射频识别设备，特别是兼有IC卡功能和远距离无线通信功能的RFID(Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别)电子标签。

背景技术

目前，基于RFID技术的路径识别解决方案已经成为解决高速公路联网收费中遇到的多义性路径识别问题的主流方案。RFID路径识别解决方案涉及路侧基站、读卡器、电子标签等设备，其中电子标签是关键设备之一。

现有的电子标签有射频卡、IC卡与射频卡结合的复合通行卡等多种形式，为降低功耗，电子标签大部分时间处于休眠状态或完全断电状态，需要通过唤醒机制来实现工作状态和休眠状态的转换，因此，唤醒技术是电子标签设计及整个路径识别***方案设计的关键技术之一。

现有的路径识别电子标签的唤醒技术有以下两种：

(1)定时唤醒：采用定时间歇工作方式；休眠状态时，定时器工作，定时把电子标签唤醒，电子标签唤醒后进行信号检测，无信号则转入休眠状态，有信号则完成信号处理，然后进入休眠状态。

其优点是：

(a)路侧基站简单，不需要架设唤醒基站，不需要发送唤醒信号；

(b)电子标签无唤醒电路，成本更低。

其缺点是：

(a)功耗大：从电子标签出厂时开始就处于持续的定时间歇工作状态，不管有无必要，都定时开启设备，浪费大量的电能，难以保证使用寿命；

(b)响应不及时：由于是定时间歇工作，即使进入通信区域，也不能立即进行交易，要等待一定时间自动唤醒后才能进入工作状态，受定时时间设定的影响很大。

(2)硬件唤醒：电子标签有独立的硬件唤醒电路，当唤醒电路检测到唤醒信号后，把电子标签唤醒(或上电)，使之进入工作状态，电子标签完成数据交互后重新进入休眠状态(或断电)。

其优点是：

(a)功耗极低：电子标签通常处于休眠状态或断电状态，只有进入通信区域时才进入工作状态，瞬时完成数据交互后立即转入休眠状态或断电状态；

(b)实时响应：电子标签进入工作区域后立即被唤醒信号唤醒，瞬时完成数据交互，实时性好，不存在定时唤醒方案的延时情况。

其缺点是：

(a)路侧基站复杂：需要架设唤醒基站或基站需要专门发射唤醒信号，使基站变得复杂，成本上升；

(b)电子标签成本高：增加了唤醒电路，导致电子标签成本上升。

在具体介绍本实用新型的技术方案之前，对相关术语进行如下解释：

多义性路径：从路网的一个确定的入口到达一个确定的出口，中间可能存在多条不同的路径，即：多义性路径。

路侧基站(RSU)：一种无线通信基站，负责广播所在路段的路径信息以及与经过的车载单元装置(电子标签)通信，通常放置在路边或路面正上方一定高度的龙门架上。

车道读卡器(ODU)：与车载单元装置通信，完成数据交互，通常在车道计算机的控制下工作，一般放置在路网的入口处或出口处。

车载单元装置(OBU)：也称电子标签或复合通行卡(包含IC卡的电子标签)，以无线方式与路侧基站RSU通信，记录车辆行使的路径信息，并通过车道读卡器ODU把数据传送到数据中心。

发明内容

本实用新型的目的在于通过提供一种具有双重唤醒模式的电子标签，综合了定时唤醒和硬件唤醒的优点，有效解决车载单元装置的功耗控制和实时通信问题，以及路侧基站的易于实施、降低成本的问题。

本实用新型所采用的技术方案：一种具有双重唤醒模式的RFID电子标签，包括微处理器，与微处理器连接的射频芯片，以及硬件唤醒电路和定时器，所述硬件唤醒电路与微处理器或电源控制器连接，用于检测外部唤醒信号并唤醒电子标签和设置工作模式；所述定时器定时向微处理器或射频芯片发出中断信号，使电子标签进入工作状态并与路侧基站通信。

上述硬件唤醒电路与微处理器、电源控制器的两者之一连接或者同时连接，用于检测外部唤醒信号并发出中断信号到微处理器，或者通过电源控制器给电子标签上电。所述硬件唤醒电路所检测的外部唤醒信号由设置在路网入口处和出口处的车道读卡器发射，其频率为13.56MHz或433MHz，根据高速公路的应用特点，可优先选择13.56MHz的无线唤醒信号。所述硬件唤醒电路始终保持有效状态。

上述定时器为设置在微处理器内部的微处理器定时器，用于定时向微处理器发出中断信号唤醒电子标签；所述定时器也可以是设置在射频芯片内部的射频芯片定时器，用于定时向射频芯片发出中断信号唤醒电子标签；所述定时器还可以采用与微处理器连接的外部定时器，用于定时向微处理器发出中断信号唤醒电子标签。所述定时器可按照功耗最低或性价比最高的原则来选择，该定时器仅在电子标签被硬件唤醒电路唤醒后处于路上工作模式时有效，其它时间(即当电子标签处于回收或仓储状态时)则处于深度休眠或断电状态。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：

(1)采用了硬件唤醒和定时唤醒相结合的技术手段，综合了硬件唤醒模式和定时唤醒模式的各自优点，具有很好的经济可行性和技术可行性。

(2)采用了硬件唤醒，使电子标签不必从上电起就处于间歇工作状态，有效降低了设备功耗。

(3)采用了硬件唤醒，有效保证了路网入口/出***易的实时性。

(4)采用了定时唤醒，使路侧基站架构简单，有效降低了基站成本，降低了实施难度。

(5)采用了定时唤醒，使电子标签相对于双硬件唤醒方案而言减少了一个唤醒电路，降低了电子标签成本，特别是去掉433MHz等高频段唤醒电路时，更明显降低成本。

附图说明

图1是本实用新型采用微处理器定时器的电子标签原理框图；

图2是本实用新型采用射频芯片定时器的电子标签原理框图；

图3是本实用新型采用外部定时器的电子标签原理框图；

图4是本实用新型的硬件唤醒电路原理图；

图5是本实用新型的电子标签唤醒流程图。

具体实施方式

本实用新型所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，包括微处理器、射频芯片、以及硬件唤醒电路和定时器，所述硬件唤醒电路与微处理器或电源控制器连接，通过检测外部唤醒信号来唤醒电子标签和设置工作模式；当电子标签进入路上工作模式后，所述定时器定时向微处理器或射频芯片发出中断信号，使电子标签进入工作状态并与路侧基站进行通信，记录车辆行驶过程中的路径信息。

下面结合具体实施例及附图作进一步说明，但本实用新型的实施方式并不限于此。

实施例一：

如图1所示，本实施例所述RFID电子标签包括微处理器1，以及与微处理器1连接的射频芯片3，另外还包括硬件唤醒电路2和微处理器定时器5，所述硬件唤醒电路2与微处理器1或电源控制器4连接，用于检测外部唤醒信号，并唤醒电子标签和设置工作模式；所述微处理器定时器5设置在微处理器内部，用于定时向微处理器发出中断信号唤醒电子标签。

实施例二：

如图2所示，本实施例所述RFID电子标签包括微处理器1，以及与微处理器1连接的射频芯片3，另外还包括硬件唤醒电路2和射频芯片定时器6，所述硬件唤醒电路2与微处理器1或电源控制器4连接，用于检测外部唤醒信号，并唤醒电子标签和设置工作模式；所述射频芯片定时器6设置在射频芯片内部，用于定时向射频芯片发出中断信号唤醒电子标签。

实施例三：

如图3所示，本实施例所述RFID电子标签包括微处理器1，以及与微处理器1连接的射频芯片3，另外还包括硬件唤醒电路2和外部定时器7，所述硬件唤醒电路2与微处理器1或电源控制器4连接，用于检测外部唤醒信号，并唤醒电子标签和设置工作模式；所述外部定时器7与微处理器1连接，用于定时向微处理器发出中断信号唤醒电子标签。

上述实施例中的硬件唤醒电路如图4所示，由感应线圈、滤波电容、整流/稳压电路连接组成，使用的通信频率为13.56MHz。其中，电容C4、C5、C6组成一个滤波器，电容C17、C18、C19组成另外一个滤波器；二极管J3、J4、J5、J6构成整流电路，将线圈感应到的交流信号转变成直流信号并输出至微处理器具有外部中断功能的引脚P_INTERRUP上。当信号过强时，稳压管J8起到稳定电压的作用，保护微处理器。该硬件唤醒电路与微处理器1连接，当硬件唤醒电路检测到外部唤醒信号后，可发出中断信号到微处理器1；若采用非工作状态完全断电方式，硬件唤醒电路亦可与电源控制器4连接，通过电源控制器4给微处理器1、射频芯片3等部件上电；或者同时与微处理器1、电源控制器4连接，既控制上电又发出中断信号。

如图5所示为电子标签的唤醒流程图，在电子标签工作过程中，硬件唤醒电路始终有效，但不消耗电池能量。当电子标签被硬件唤醒电路唤醒后处于路上工作模式时，定时唤醒起用，完成路径标识功能；当电子标签处于回收或仓储状态后，禁止定时唤醒功能。其具体工作流程如下：

(1)当电子标签处于休眠模式(回收或仓储状态)时，定时器不工作，硬件唤醒电路有效。

(2)在路网入口处，电子标签被放置在车道读卡器刷卡区域后，硬件唤醒电路检测到外部唤醒信号(由车道读卡器发出的13.56MHz无线信号)，并发出一个中断信号给电子标签，使电子标签由休眠模式转为工作模式或开始上电；完成数据交互之后，电子标签的定时器被启动，随后进入定时唤醒工作模式(即：路上工作模式)。

(3)电子标签随车辆在路上移动时，由定时器定时唤醒后检测信号，如果有标识站信号，则完成与路侧基站的数据交互。作为优选，信号检测过程可分阶段进行，先检测载波信号，无则进入休眠状态；有则打开射频接收，如此可有效降低定时唤醒工作的功耗。

(4)在路网出口处，电子标签被放置在车道读卡器刷卡区域后，硬件唤醒电路检测到外部唤醒信号(由车道读卡器发出的13.56MHz无线信号)，立即转入工作状态，完成数据交互后，并取消电子标签的定时唤醒功能，使电子标签进入深度休眠或断电状态，等待再次被唤醒。

(5)当电子标签处于仓储状态时，定时器不工作，只有硬件唤醒电路处于工作状态，其他部分完全处于深度休眠或被断电状态，因此极其省电。

本实用新型通过采用硬件唤醒模式来区分电子标签的仓储和路上工作模式，当电子标签处于回收或仓储状态时，只有硬件唤醒模式有效，定时唤醒模式无效，从而进入深度休眠或断电状态；当被硬件唤醒后，电子标签根据读卡器的命令被设置为路上工作模式或仓储模式。在路上工作模式时，硬件唤醒模式和定时唤醒模式同时有效，用定时唤醒方式来定时检测路侧基站信号，实现路径标识。利用硬件唤醒模式来保证路网入口/出***易的实时性，硬件唤醒电路使电子标签被放置到读卡器刷卡区域后立即被唤醒，瞬时完成数据交互，提高了路网收费的效率。

Claims (9)

1.一种具有双重唤醒模式的RFID电子标签，包括微处理器(1)，以及与微处理器连接的射频芯片(3)，其特征在于，还包括硬件唤醒电路(2)和定时器，所述硬件唤醒电路与微处理器(1)或电源控制器(4)连接，用于检测外部唤醒信号并唤醒电子标签和设置工作模式；所述定时器定时向微处理器(1)或射频芯片(3)发出中断信号，使电子标签进入工作状态并与路侧基站通信。

2.根据权利要求1所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，其特征在于，所述硬件唤醒电路(2)与微处理器、电源控制器的两者之一连接或者同时连接，用于检测外部唤醒信号并发出中断信号到微处理器，或者通过电源控制器给电子标签上电。

3.根据权利要求2所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，其特征在于，所述硬件唤醒电路(2)所检测的外部唤醒信号频率为13.56MHz或433MHz。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，其特征在于，所述硬件唤醒电路(2)始终保持有效状态。

5.根据权利要求3所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，其特征在于，所述外部唤醒信号由设置在路网入口处和出口处的车道读卡器发射。

6.根据权利要求1所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，其特征在于，所述定时器为设置在微处理器内部的微处理器定时器(5)，用于定时向微处理器发出中断信号唤醒电子标签。

7.根据权利要求1所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，其特征在于，所述定时器为设置在射频芯片内部的射频芯片定时器(6)，用于定时向射频芯片发出中断信号唤醒电子标签。

8.根据权利要求1所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，其特征在于，所述定时器为与微处理器(1)连接的外部定时器(7)，用于定时向微处理器发出中断信号唤醒电子标签。

9.根据权利要求6至8中任一权利要求所述具有双重唤醒模式的RFID电子标签，其特征在于，所述定时器仅在电子标签被硬件唤醒电路(2)唤醒后处于路上工作模式时有效。

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