專利名稱：低功耗高安全的電子貨架標簽及其信息處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子貨架標簽，特別涉及一種低功耗高安全的電子貨架標簽及其信息處理方法。
背景技術：
電子貨架標簽(如圖I所示)是近年興起的一項產(chǎn)品，它可以直接取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)貨架標簽，使信息傳輸更準確跟快速，同時也具有環(huán)保的效果。為了便于系統(tǒng)架設及布線，一些新近的產(chǎn)品更采用無線數(shù)位通信的方式，以提高整個系統(tǒng)在實際應用上的方便性，讓電子貨架標簽可以隨著貨物或貨架地變動，很容易地就可以移到新的地方，馬上又可以回復正常地使用。但是，因為在貨架中架設電線的困難及營運安全的考量，這些無線的電子貨架標簽，通常都是直接使用內(nèi)裝的電池為其唯一的電力來源。另外又因受到標簽本身外 型大小的限制，電子貨架標簽通常只能采用鈕扣式電池，這種電池的電容量有限，而商家又因為人工及電池費用的考量，不希望經(jīng)常更換電池，這些相對地給無線電子貨架標簽設下了電源上的一大限制。無線通信雖然有其上述的方便性，但其訊號的傳輸是直接曝露于所環(huán)繞的空間中。只要知道其所使用的頻率和信息調(diào)制技術，任何人都可以拿一臺同一頻率和調(diào)制技術的無線收發(fā)機，直接地接收到所有的傳輸信息。為了要避免所傳信息的外漏或被他人任意篡改，一般在設計中都會對所傳的信息先作加密，然后由無線收發(fā)機送出。接收端的無線收發(fā)機則在收到信息后，再加以解密，然后把復原的信息傳給下一級的控制器處理。以現(xiàn)今的無線電子貨架標簽來說，其所使用是以2. 4GHz Zigbee為主要技術的無線收發(fā)機。Zigbee無線收發(fā)機(如圖2中所示)通常都附加有3DES加解密的功能。一般的無線電子貨架標簽，就使用這3DES加解密算法的技術，對所傳的信息，透過Zigbee無線收發(fā)機作相對應地力口、解密，以確保信息傳輸?shù)陌踩?，并防止入侵者惡意地篡改。利用無線收發(fā)機對信息作3DES加解密，在電源沒有受到限制的情況下，是一種很合理的選擇方式。但這種選擇在只能采用電量有限的鈕扣電池，作為電力來源的無線電子貨架標簽來說，卻是一個大問題，其原因是在于下列幾項主要因素I、無線收發(fā)機本身的射頻線路所消耗電量，本來就遠遠高于電子貨架標簽內(nèi)部的其他數(shù)位控制電路。由無線收發(fā)機來作3DES加解密的工作，更將大大地增加其額外的電量消耗。2、3DES采用復雜和多次重復的數(shù)位算法，雖然其保密程度較高，但相對地也會消耗相當?shù)碾娔?。如果是使用無線收發(fā)機中控制器的芯片(如圖2中所示)，其加解密的算法是由韌件來操作。其運算速度與芯片的運行時鐘頻率成正比，較慢的時鐘頻率雖然會造成較長的運算時間，但因電量的功耗卻是與時鐘頻率的二次方成正比，所以此種情況所消耗的電能也比較少。而較快的時鐘頻率，雖可縮短運算時間，但功耗將會隨時鐘頻率的增加，而以二次方比的速度增加。所以用無線收發(fā)機來作信息的加解密，就必需花很多心思，在功耗多或少與加解密運算時間長或短之間的平衡作一選擇，然而這卻很難達到兩全其美的安排。3、用無線收發(fā)機來作加解密的工作，還有可能造成另一個問題。Zigbee無線收發(fā)機雖然大多只傳輸小量的信息，所以所需要的傳輸或收發(fā)工作時間，就相對地可以變少，這也是Zigbee無線收發(fā)機，可以比其他無線技術較省電的重要因素。但如果它同時也需要作加解密的工作，也還要繼續(xù)保持原有的傳輸速度，則芯片的運行時鐘頻率需要提高，這就會很快地增加其電量的功耗。如果不增加時鐘頻率，則信息傳輸?shù)乃俣葘兟?。這在大賣場的電子標簽系統(tǒng)中，將會更為明顯。大賣場通常會有二到三萬個電子標簽，信息的傳輸一般都是通過Coordinator (連絡器如圖3)。一個連絡器可以管控約三百到五百個電子標簽，如果加解密工作對每個標簽的信息傳輸、接收造成在速度上慢一秒種，則整個系統(tǒng)將會慢三百到五百秒，即系統(tǒng)將會比原先預計的時間多五到八分鐘，才能把信息完全送發(fā)完畢。如果為了省連絡器的錢而提高其管控的電子標簽數(shù)量，則系統(tǒng)將會相對應地等比例變的更加地慢。這對賣場在價格信息及時和適時的更新要求下，將會形成一個很難完成的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低功耗高安全的電子貨架標簽及其信息處理方法，以解決現(xiàn)有的電子貨架標簽系統(tǒng)中，無線收發(fā)機因信息高安全度導致耗電量高的問題。本發(fā)明提出一種低功耗高安全的電子貨架標簽，包括無線收發(fā)機、顯示屏模組及單片機控制器。單片機控制器連接在無線收發(fā)機與顯示屏模組之間，單片機控制器用于將無線收發(fā)機接收到的信息進行解密后傳輸給顯示屏模組，或?qū)@示屏模組傳輸來的信息進行加密后傳輸給無線收發(fā)機。進一步的，單片機控制器又進一步包括處理器、韌件模塊及密鑰存儲模塊。處理器分別與無線收發(fā)機和顯示屏模組相連，用于實現(xiàn)無線收發(fā)機和顯示屏模組之間信息的傳輸和處理；韌件模塊與處理器相連，用于進行信息的加密或解密；密鑰存儲模塊與處理器相連，用于存放加密和解密所需的密鑰。進一步的，單片機控制器通過異或算法的方式對信息進行加密或解密。進一步的，無線收發(fā)機又進一步包括Zigbee射頻及調(diào)制線路及控制器，Zigbee射頻及調(diào)制線路連接有天線，控制器分別與Zigbee射頻及調(diào)制線路及單片機控制器相連。本發(fā)明另提出一種低功耗高安全的電子貨架標簽的信息處理方法，包括以下步驟通過單片機控制器對接收到的無線信息進行解密；或者通過單片機控制器對待發(fā)送的信息進行加密。進一步的，通過單片機控制器的韌件進行加密或解密。進一步的，通過異或算法的方式對信息進行加密或解密。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明是用更簡易的技術，直接由電子貨架標簽中的單片機，利用在運行中的空檔時間，來執(zhí)行加解密的工作。這樣可以讓Zigbee收發(fā)機只專作信息無線傳輸和接收的工作，所以電量的功耗不會大量地增加，信息傳輸?shù)?速度也不會下降，同時信息的安全也得到足夠地保障。設計者不需要在電能功耗、信息安全和傳輸速度上，格外花時間去求取三方面的平衡。另外又因不需要使用額外的電子線路或零件，所以也不增加標簽的成本。因沒有額外的電子線路，在制造時，也不會造成產(chǎn)品良率的降低。所以本發(fā)明可以在降低成本、精簡制造工序、節(jié)約產(chǎn)品電能功耗之下，達到標簽所需的安全保護機制的目的。


圖I為本發(fā)明低功耗高安全的電子貨架標簽的一種實施例圖；圖2為一般電子貨架標簽的一種實施例架構(gòu)圖。圖3為一般Zigbee無線聯(lián)絡器的一種實施例架構(gòu)圖。 圖4為本發(fā)明低功耗高安全的電子貨架標簽較為詳盡的一種實施例架構(gòu)圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明。請參見圖4，其為本發(fā)明低功耗高安全的電子貨架標簽的一種實施例架構(gòu)圖，其包括Zigbee無線收發(fā)機(無線收發(fā)機)I、顯示屏模組3及單片機控制器2。單片機控制器2連接在無線收發(fā)機I與顯示屏模組3之間，用于將無線收發(fā)機I接收到的信息進行解密后傳輸給顯示屏模組3，或?qū)@示屏模組3傳輸來的信息進行加密后傳輸給無線收發(fā)機I。本發(fā)明由單片機控制器2利用在運行中的空檔時間，來執(zhí)行加解密的工作，這樣可以讓無線收發(fā)機I只專作信息無線傳輸和接收的工作，所以無線收發(fā)機I電量的功耗不會大量地增加，信息傳輸?shù)乃俣纫膊粫陆?，同時信息的安全也得到足夠地保障。設計者不需要在電能功耗、信息安全和傳輸速度上，格外花時間去求取三方面的平衡。請參見圖2,其為一般電子貨架標簽的實施例架構(gòu)圖，與本發(fā)明實施例子圖4相t匕，本發(fā)明實施例的無線收發(fā)機I包括Zigbee射頻及調(diào)制線路4及控制器5，控制器5分別與Zigbee射頻及調(diào)制線路4及單片機控制器2相連。本Zigbee無線收發(fā)機I沒有3DES加解密的線路，所以本發(fā)明的無線收發(fā)機只作純粹的無線信息所發(fā)，不做加解密的工作。與一般的Zigbee無線收發(fā)機相比，少了加解密的工作，也減少了執(zhí)行這些工作所需的電能功耗，因而達到低功耗的目標。ZigBee技術是一種近距離、低功耗、低信息傳輸速度速率、同時又低成本的雙向無線通訊技術。適用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。無線收發(fā)機I采用ZigBee技術，因此本發(fā)明也同時具有低能耗的特點。單片機控制器2包括處理器6、韌件模塊7及密鑰存儲模塊8，處理器6用于實現(xiàn)無線收發(fā)機I和顯示屏模組3之間信息的傳輸和處理。韌件模塊7及密鑰存儲模塊8都和處理器6相連，用于實現(xiàn)信息的加密和解密。即當處理器6接收到無線收發(fā)機I傳輸來的信息后，通過韌件模塊7及密鑰存儲模塊8進行解密后再傳輸給顯示屏模組3，當處理器6接收顯示屏模組3傳輸來的待發(fā)送信息時，先經(jīng)過韌件模塊7及密鑰存儲模塊8進行加密后，再傳輸給無線收發(fā)機I。其中，加密和解密的算法可選擇是簡單又省電的方式，比如異或算法(Exclusive-OR)。異或算法的原理是一次"異或"之后，明文變成密文；兩次"異或"之后，密文被解密成明文；
即 a~b = > c , c'b = > a其中，a是需要加密的明文，b是密鑰，c是密文，為異或運算。即加密時，韌件模塊7將顯示屏模組3傳輸來的信息與密鑰存儲模塊8中存儲的密鑰進行異或運算后得到密文，再將密文通過處理器6傳輸給無線收發(fā)機I進行發(fā)送。解密時，韌件模塊7將無線收發(fā)機I傳輸來的密文與密鑰存儲模塊8中存儲的密鑰進行異或運算后得到明文，然后通過處理器6將明文傳輸給顯示屏模組3進行顯示。這種對稱式的加解密算法很簡單，又快速，只要保存好加解密的密鑰在密鑰存儲模塊8中，并選擇適度的密鑰長度，其資訊保密安全度可以與3DES相當，但運算上沒有3DES那樣的復雜，同時可減少許多不必要的功耗、也不會減慢資訊的傳輸速度。當然，用戶也可以選擇使用其它的加解密算法，然后將加解密算法以軔件的方式體現(xiàn)出來，用戶可以把寫好的加解密算法，很容易地直接燒進單片機控制器2中，以達到低功耗、高安全性的客制化需要。顯示屏模組3包括顯示屏幕驅(qū)動線路9及顯示屏10，顯示屏幕驅(qū)動線路9分別與處理器6及顯示屏10相連，顯示屏10優(yōu)選液晶顯示屏，顯示屏的驅(qū)動技術是較為成熟的現(xiàn) 有技術，在此不再贅述。 本發(fā)明另提出一種低功耗高安全的電子貨架標簽的信息處理方法，其分為處理接收信息的過程以及處理待發(fā)送信息的過程。處理接收信息的過程包括步驟通過單片機控制器對接收到的無線信息進行解密；處理待發(fā)送信息的過程包括步驟通過單片機控制器對待發(fā)送的信息進行加密。本發(fā)明利用單片機控制器代替無線收發(fā)機進行信息的加密和解密工作，讓無線收發(fā)機只專作信息無線傳輸和接收的工作，使電子貨架標簽整體的耗電量大大降低。其中，信息的加密和解密可以通過單片機控制器的韌件來實現(xiàn)，而加密和解密的算法可選擇是簡單又省電的方式，比如異或算法(Exclusive-OR)。這種對稱式的加解密算法很簡單，又快速，只要保存好加解密的密鑰，并選擇適度的密鑰長度，其資訊保密安全度可以與3DES相當，但不需要3DES的額外的功耗、或影響資訊的傳輸速度。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，只要不超出所附權利要求書所述范圍，都應落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.ー種低功耗高安全的電子貨架標簽，包括一無線收發(fā)機及ー顯示屏模組，其特征在于，還包括一單片機控制器，連接在該無線收發(fā)機與該顯示屏模組之間，用于將該無線收發(fā)機接收到的信息進行解密后傳輸給該顯示屏模組，或?qū)⒃擄@示屏模組傳輸來的信息進行加密后傳輸給該無線收發(fā)機。
2.如權利要求I所述的低功耗高安全的電子貨架標簽，其特征在于，該單片機控制器又進ー步包括 ー處理器，分別與該無線收發(fā)機和該顯示屏模組相連，用于實現(xiàn)該無線收發(fā)機和該顯示屏模組之間信息的傳輸和處理； ー韌件模塊，與該處理器相連，用于進行信息的加密或解密； 一密鑰存儲模塊，與該處理器相連，用于存放加密和解密所需的密鑰。
3.如權利要求I所述的低功耗高安全的電子貨架標簽，其特征在于，該單片機控制器通過異或算法的方式對信息進行加密或解密。
4.如權利要求I 3任一項所述的低功耗高安全的電子貨架標簽，其特征在干，該無線收發(fā)機又進ー步包括一 Zigbee射頻及調(diào)制線路及ー控制器，該Zigbee射頻及調(diào)制線路連接有一天線，該控制器分別與該Zigbee射頻及調(diào)制線路及該單片機控制器相連。
5.ー種低功耗高安全的電子貨架標簽的信息處理方法，其特征在于，包括以下步驟 通過ー單片機控制器對接收到的無線信息進行解密；或者 通過該單片機控制器對待發(fā)送的信息進行加密。
6.如權利要求5所述的低功耗高安全的電子貨架標簽的信息處理方法，其特征在干，通過該單片機控制器的韌件進行加密或解密。
7.如權利要求5所述的低功耗高安全的電子貨架標簽的信息處理方法，其特征在干，通過異或算法的方式對信息進行加密或解密。
全文摘要
本發(fā)明提出一種低功耗高安全的電子貨架標簽及其信息處理方法，其低功耗高安全的電子貨架標簽，包括無線收發(fā)機、顯示屏模組及單片機控制器。單片機控制器連接在無線收發(fā)機與顯示屏模組之間，單片機控制器用于將無線收發(fā)機接收到的信息進行解密后傳輸給顯示屏模組，或?qū)@示屏模組傳輸來的信息進行加密后傳輸給無線收發(fā)機。本發(fā)明在不增加制造成本和工序的前提下，具有功耗低、安全性高的優(yōu)點。
文檔編號G06K19/07GK102663469SQ201210101530
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權日2012年4月9日
發(fā)明者孫萌, 鄭敦仁 申請人:特贏力信息技術(上海)有限公司