利用RFID标签实现的一种无线传感器制造技术

技术编号:8068162 阅读:203 留言:0更新日期:2012-12-08 03:30
本实用新型专利技术公开了利用RFID标签实现的一种无线传感器,包括RFID标签和1-wire状态机,RFID标签包括天线、射频前端电路、信号处理电路、冲突检测逻辑电路,以及EEPROM,1-wire状态机的输入端连接EEPROM,输出端连接寄存器,并通过信号处理电路连接天线,寄存器与1-wire传感器连接;在EEPROM中存储1-wire命令查询表,状态机按顺序从EEPROM中读取命令,然后驱动1-wire总线,执行读取传感器数据的功能,读取的数据存入寄存器;冲突检测单元探测到无冲突之后,RFID标签向读写器发送EEPROM中储存的ID以及读取的传感器数据。优点是:利用现有的低成本RFID标签电路实现了无线传感器网络的功能,传感器数据的读取通过现有的RFID读写器,而不需要专用的传感器读取设备。支持多种(1-wire)传感器类型及拓扑结构。(*该技术在2022年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种无线传感器,尤其是一种利用RFID标签实现的一种无线传感器。
技术介绍
无线传感器网络由数十、数百,甚至上千个分散布置的传感器组成,来监控物理或者环境变量。每个传感器都是一个节点,多个传感器通过不同的拓扑结构连接起来,构成网络,拓扑结构可以有多种,如星型,网格型等等。其上层协议还有路由、接力及防数据溢流等 功能。无线传感器的基本结构包括RF收发机,天线,微处理器,传感器接口,电源(电池或电源收获装置)。无线传感器网络技术是最近10年来随着无线技术的发展,应用,而发展起来的。目前IEEE802. 15. 4为主要技术标准,定义了低速率无线个人局域网(WPAN)的物理层,和媒体访问控制层的协议。标准根据地域不同,采用3个频段868. 0-868. 6 MHz:欧洲。902-928 MHz:北美。2400-2483. 5 MHz:全球。其基本的通信范围为10米左右。在此标准基础上有ZigBee,Wireless HART,ISAlOO等标准定义具体的应用方向,及网络其它层的协议。另外的一系列标准IEEE21451,则定义网络化,智能化传感器接口协议,如电子表单格式,传感器自动校准,等等,该套标准侧重于传感器网络,而并非指定有线,或无线。其中最新的标准IEEE21451. 7定义了 RFID和传感器的通信协议,电子表单格式。上述各系列标准的实施,基本上可以涵盖从传感器接口,到OSI 7层协议的所有方面,是个全面解决方案。当前各种解决方案的主要问题是成本,基于802. 15. 4基础上的传感器网络,都是有源传感器,其可靠性,维护需求,复杂程度都导致成本过高,是制约其广泛应用的最大问题。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种利用RFID标签实现的无线传感器,用低成本RFID标签,结合市场现有的Iiire数字传感器,使其成为无线传感器。和专用无线传感器模块相比,RFID标签技术成熟,成本极低。按照本技术提供的技术方案,利用RFID标签实现的一种无线传感器,包括RFID标签,所述RFID标签包括天线、射频前端电路、信号处理电路、冲突检测逻辑电路,以及EEPR0M,所述天线与射频前端电路和信号处理电路相连,信号处理电路与冲突检测逻辑电路、EEPROM相连,所述冲突检测逻辑电路与EEPROM相连,所述冲突检测逻辑电路包括冲突检测单元、计数器、寄存器,冲突检测单元的输入端连接所述计数器、EEPR0M,寄存器的输入端连接EEPROM,寄存器的输出端连接计数器,本技术还包括1-wire状态机模块,1-wire状态机模块的输入端连接EEPROM,I-wire状态机模块的输出端连接寄存器,并通过所述信号处理电路连接天线,所述寄存器与1-wire传感器连接。在EEPROM中存储l_wire命令查询表,根据1-wire协议的要求,1-wire状态机模块按顺序从EEPROM中读取需要向1-wire总线上发出的命令,然后驱动1-wire总线,执行读取传感器数据的功能,读取的数据存入寄存器;在冲突检测单元探测到无冲突之后,RFID标签向读写器发送EEPROM中储存的ID以及读取的传感器数据。所述1-wire状态机模块内部包括EEPR0M接口电路、寄存器、比较与判断电路、移位寄存器、计数器、I/O接口电路、寄存器组,寄存器通过EEPROM接口电路连接EEPR0M,寄存器连接比较与判断电路的输入端,比较与判断电路的输出端通过计数器连接EEPROM接口电路,比较与判断电路的输出端还连接移位寄存器,移位寄存器的输 出端连接I/O接口电路,I/O接口电路还连接寄存器组;使能信号激活整个1-wire状态机模块,在时钟控制下,1-wire状态机模块从EEPROM中读取命令字到寄存器中,每个字读取完成后,输入到比较与判断电路,以判断是否为特殊命令包括1-wire复位命令、读取时间段命令,若非特殊命令,则该命令输入到移位寄存器中,I/O接口电路把每个数位按照1-wire总线的信号协议输出到1-wire总线上;若为读取时间段命令,则I/O接口电路按1-wire总线信号协议输出读取时间段命令,然后I/O接口电路把1-wire总线上的数据读入到寄存器组,该数据的信号输出到RFID标签。本技术的优点是利用了现有的低成本RFID标签电路实现了无线传感器网络的功能,传感器数据的读取可通过现有的RFID读写器,通过适当的应用程序来实现,而不需要专用的传感器读取设备。支持多种(Iiire)传感器类型,及拓扑结构,不需对传感器做改动而把传统传感器转变为无线传感器网络。附图说明图I是典型被动RFID标签结构框图。图2是带有传感器接口的RFID标签电路框图。图3是本技术的应用模式一。图4是本技术的应用模式二。图5是本技术的应用模式三。图6是1-wire状态机流程图。图7是1-wire状态机实施例的功能框图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。本技术采用远场(far field)甚高频,或者微波频段的RFID技术,被动标签采用后向散射对信息进行调制。在标准RFID标签电路的基础上,做一些改动,从而实现与I-wire传感器的接口。RFID标签由天线、射频前端电路、信号处理电路、冲突检测逻辑电路,以及EEPROM构成,图I是一种典型RFID标签结构框图。被动标签没有电源,其前端电路从RFID读写器的射频信号中获取电源,由整流、稳压、复位(生成P0R,加电复位信号)等电路构成。通常,RFID标签数字电路由数千个门电路构成,更高级些的RFID标签还包括一些基本的安全性机制。其存储装置EEPROM通常只存储标识信息。数字部分的冲突检测单元,是最复杂和最重要的部分,因为不仅这个单元要实现随机冲突防止算法,还要实现内容的读/写操作。本技术,对典型RFID电路进行修改,添加1-wire协议接口及状态机逻辑电路。如图2所示。和图I的典型RFID标签框图比较,本技术增添了一个功能模块,即“1-wire状态机”模块,另外,还增加了 EEPROM中的存储内容,其内容为”l-wire命令查询表”。其基本功能,是根据1-wire协议的要求,状态机按顺序从EEPROM中读取需要向l_wire总线上 发出的命令,然后驱动Iiire总线,执行读取传感器数据的功能,读取的数据存入寄存器。单纯的RFID标签在冲突检测单元探测到无冲突之后,向读写器发送EEPROM中储存的ID,对于本技术的应用,标签在发送了 EEPROM中的ID之后,还要向读写器发送读取的传感器数据。所以读写器的应用程序,要做适当的修改以接收传感器数据,这方面的实现不在本技术的考虑范围之内。对于上述集成有传感器接口的RFID标签,可以有3种应用I、单一标签外接单一传感器,如图3所示。2、单一标签和单一传感器集成到同一芯片上,如图2所示。3、单一标签外接多个传感器,通过1-wire总线连接到一起,如图3所示。其中,应用1,适用范围广泛,可以和多种传感器结合。应用2,成本低,因为是集成解决方案,但每个标签支持单一固定传感器,所以不很灵活。应用3,适合于小范围内的多点监控/测量应用,但要对各传感器提供外接电源。下面描述电路结构与实施例。本文档来自技高网
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【技术保护点】
利用RFID标签实现的一种无线传感器,包括RFID标签,所述RFID标签包括天线、射频前端电路、信号处理电路、冲突检测逻辑电路,以及EEPROM,所述天线与射频前端电路和信号处理电路相连,信号处理电路与冲突检测逻辑电路、EEPROM相连,所述冲突检测逻辑电路与EEPROM相连,所述冲突检测逻辑电路包括冲突检测单元、计数器、寄存器,冲突检测单元的输入端连接所述计数器、EEPROM,寄存器的输入端连接EEPROM,寄存器的输出端连接计数器,其特征是:还包括1?wire状态机模块,1?wire状态机模块的输入端连接EEPROM,1?wire状态机模块的输出端连接寄存器,并通过所述信号处理电路连接天线,所述寄存器与1?wire传感器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:孙雷
申请(专利权)人:无锡里外半导体科技有限公司
类型:实用新型
国别省市:

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