專利名稱：一種具有雙重喚醒模式的rfid電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中用于多義性路徑識(shí)別的射頻識(shí)別設(shè)備，特 別是兼有IC卡功能和遠(yuǎn)距離無線通信功能的RFID (Radio Frequency Identification的縮寫，
即射頻識(shí)別)電子標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
目前，基于RFID技術(shù)的路徑識(shí)別解決方案己經(jīng)成為解決高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中遇到的 多義性路徑識(shí)別問題的主流方案。RFID路徑識(shí)別解決方案涉及路側(cè)基站、讀卡器、電子 標(biāo)簽等設(shè)備，其中電子標(biāo)簽是關(guān)鍵設(shè)備之一。
現(xiàn)有的電子標(biāo)簽有射頻卡、IC卡與射頻卡結(jié)合的復(fù)合通行卡等多種形式，為降低功耗， 電子標(biāo)簽大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)或完全斷電狀態(tài)，需要通過喚醒機(jī)制來實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)和 休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，因此，喚醒技術(shù)是電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)及整個(gè)路徑識(shí)別系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技 術(shù)之一。
現(xiàn)有的路徑識(shí)別電子標(biāo)簽的喚醒技術(shù)有以下兩種
(1) 定時(shí)喚醒采用定時(shí)間歇工作方式；休眠狀態(tài)時(shí)，定時(shí)器工作，定時(shí)把電子標(biāo) 簽喚醒，電子標(biāo)簽喚醒后進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，無信號(hào)則轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，有信號(hào)則完成信號(hào)處理， 然后進(jìn)入休眠狀態(tài)。
其優(yōu)點(diǎn)是-
(a) 路側(cè)基站簡單，不需要架設(shè)喚醒基站，不需要發(fā)送喚醒信號(hào)；
(b) 電子標(biāo)簽無喚醒電路，成本更低。
其缺點(diǎn)是
(a) 功耗大從電子標(biāo)簽出廠時(shí)開始就處于持續(xù)的定時(shí)間歇工作狀態(tài)，不管有無必要，都 定時(shí)開啟設(shè)備，浪費(fèi)大量的電能，難以保證使用壽命；
(b) 響應(yīng)不及時(shí)由于是定時(shí)間歇工作，即使進(jìn)入通信區(qū)域，也不能立即進(jìn)行交易，要等 待一定時(shí)間自動(dòng)喚醒后才能進(jìn)入工作狀態(tài)，受定時(shí)時(shí)間設(shè)定的影響很大。
(2) 硬件喚醒電子標(biāo)簽有獨(dú)立的硬件喚醒電路，當(dāng)喚醒電路檢測(cè)到喚醒信號(hào)后， 把電子標(biāo)簽喚醒(或上電)，使之進(jìn)入工作狀態(tài)，電子標(biāo)簽完成數(shù)據(jù)交互后重新進(jìn)入休眠 狀態(tài)(或斷電)。
其優(yōu)點(diǎn)是(a) 功耗極低電子標(biāo)簽通常處于休眠狀態(tài)或斷電狀態(tài)，只有進(jìn)入通信區(qū)域時(shí)才進(jìn)入工作 狀態(tài)，瞬時(shí)完成數(shù)據(jù)交互后立即轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)或斷電狀態(tài)；
(b) 實(shí)時(shí)響應(yīng)電子標(biāo)簽進(jìn)入工作區(qū)域后立即被喚醒信號(hào)喚醒，瞬時(shí)完成數(shù)據(jù)交互，實(shí)時(shí) 性好，不存在定時(shí)喚醒方案的延時(shí)情況。
其缺點(diǎn)是-
(a) 路側(cè)基站復(fù)雜需要架設(shè)喚醒基站或基站需要專門發(fā)射喚醒信號(hào)，使基站變得復(fù)雜， 成本上升；
(b) 電子標(biāo)簽成本高增加了喚醒電路，導(dǎo)致電子標(biāo)簽成本上升。
在具體介紹本實(shí)用新型的技術(shù)方案之前，對(duì)相關(guān)術(shù)語進(jìn)行如下解釋
多義性路徑從路網(wǎng)的一個(gè)確定的入口到達(dá)一個(gè)確定的出口，中間可能存在多條不同 的路徑，即多義性路徑。
路側(cè)基站(RSU): —種無線通信基站，負(fù)責(zé)廣播所在路段的路徑信息以及與經(jīng)過的車 載單元裝置(電子標(biāo)簽)通信，通常放置在路邊或路面正上方一定高度的龍門架上。
車道讀卡器(ODU):與車載單元裝置通信，完成數(shù)據(jù)交互，通常在車道計(jì)算機(jī)的控 制下工作， 一般放置在路網(wǎng)的入口處或出口處。
車載單元裝置(OBU):也稱電子標(biāo)簽或復(fù)合通行卡(包含IC卡的電子標(biāo)簽)，以無
線方式與路側(cè)基站RSU通信，記錄車輛行使的路徑信息，并通過車道讀卡器ODU把數(shù)據(jù)
傳送到數(shù)據(jù)中心。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于通過提供一種具有雙重喚醒模式的電子標(biāo)簽，綜合了定時(shí)喚醒 和硬件喚醒的優(yōu)點(diǎn)，有效解決車載單元裝置的功耗控制和實(shí)時(shí)通信問題，以及路側(cè)基站的 易于實(shí)施、降低成本的問題。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案 一種具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，包括微處
理器，與微處理器連接的射頻芯片，以及硬件喚醒電路和定時(shí)器，所述硬件喚醒電路與微
處理器或電源控制器連接，用于檢測(cè)外部喚醒信號(hào)并喚醒電子標(biāo)簽和設(shè)置工作模式；所述
定時(shí)器定時(shí)向微處理器或射頻芯片發(fā)出中斷信號(hào)，使電子標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)并與路側(cè)基站通信。
上述硬件喚醒電路與微處理器、電源控制器的兩者之一連接或者同時(shí)連接，用于檢測(cè) 外部喚醒信號(hào)并發(fā)出中斷信號(hào)到微處理器，或者通過電源控制器給電子標(biāo)簽上電。所述硬件喚醒電路所檢測(cè)的外部喚醒信號(hào)由設(shè)置在路網(wǎng)入口處和出口處的車道讀卡器發(fā)射，其頻 率為13.56MHz或433MHz，根據(jù)高速公路的應(yīng)用特點(diǎn)，可優(yōu)先選擇13.56MHz的無線喚醒 信號(hào)。所述硬件喚醒電路始終保持有效狀態(tài)。
上述定時(shí)器為設(shè)置在微處理器內(nèi)部的微處理器定時(shí)器，用于定時(shí)向微處理器發(fā)出中斷 信號(hào)喚醒電子標(biāo)簽；所述定時(shí)器也可以是設(shè)置在射頻芯片內(nèi)部的射頻芯片定時(shí)器，用于定 時(shí)向射頻芯片發(fā)出中斷信號(hào)喚醒電子標(biāo)簽；所述定時(shí)器還可以采用與微處理器連接的外部 定時(shí)器，用于定時(shí)向微處理器發(fā)出中斷信號(hào)喚醒電子標(biāo)簽。所述定時(shí)器可按照功耗最低或 性價(jià)比最高的原則來選擇，該定時(shí)器僅在電子標(biāo)簽被硬件喚醒電路喚醒后處于路上工作模 式時(shí)有效，其它時(shí)間(即當(dāng)電子標(biāo)簽處于回收或倉儲(chǔ)狀態(tài)時(shí))則處于深度休眠或斷電狀態(tài)。
本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果
(1) 采用了硬件喚醒和定時(shí)喚醒相結(jié)合的技術(shù)手段，綜合了硬件喚醒模式和定時(shí)喚 醒模式的各自優(yōu)點(diǎn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)可行性和技術(shù)可行性。
(2) 采用了硬件喚醒，使電子標(biāo)簽不必從上電起就處于間歇工作狀態(tài)，有效降低了 設(shè)備功耗。
(3) 采用了硬件喚醒，有效保證了路網(wǎng)入口/出口交易的實(shí)時(shí)性。
(4) 采用了定時(shí)喚醒，使路側(cè)基站架構(gòu)簡單，有效降低了基站成本，降低了實(shí)施難度。
(5) 采用了定時(shí)喚醒，使電子標(biāo)簽相對(duì)于雙硬件喚醒方案而言減少了一個(gè)喚醒電路， 降低了電子標(biāo)簽成本，特別是去掉433MHz等高頻段喚醒電路時(shí)，更明顯降低成本。


圖1是本實(shí)用新型采用微處理器定時(shí)器的電子標(biāo)簽原理框圖； 圖2是本實(shí)用新型采用射頻芯片定時(shí)器的電子標(biāo)簽原理框圖； 圖3是本實(shí)用新型采用外部定時(shí)器的電子標(biāo)簽原理框圖； 圖4是本實(shí)用新型的硬件喚醒電路原理圖； 圖5是本實(shí)用新型的電子標(biāo)簽喚醒流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，包括微處理器、射頻芯片、以 及硬件喚醒電路和定時(shí)器，所述硬件喚醒電路與微處理器或電源控制器連接，通過檢測(cè)外部喚醒信號(hào)來喚醒電子標(biāo)簽和設(shè)置工作模式；當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入路上工作模式后，所述定時(shí) 器定時(shí)向微處理器或射頻芯片發(fā)出中斷信號(hào)，使電子標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)并與路側(cè)基站進(jìn)行 通信，記錄車輛行駛過程中的路徑信息。
下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不限于此。
實(shí)施例一
如圖1所示，本實(shí)施例所述RFID電子標(biāo)簽包括微處理器1，以及與微處理器1連接 的射頻芯片3，另外還包括硬件喚醒電路2和微處理器定時(shí)器5，所述硬件喚醒電路2與 微處理器1或電源控制器4連接，用于檢測(cè)外部喚醒信號(hào)，并喚醒電子標(biāo)簽和設(shè)置工作模 式；所述微處理器定時(shí)器5設(shè)置在微處理器內(nèi)部，用于定時(shí)向微處理器發(fā)出中斷信號(hào)喚醒 電子標(biāo)簽。 實(shí)施例二
如圖2所示，本實(shí)施例所述RFID電子標(biāo)簽包括微處理器1，以及與微處理器l連接 的射頻芯片3，另外還包括硬件喚醒電路2和射頻芯片定時(shí)器6,所述硬件喚醒電路2與 微處理器1或電源控制器4連接，用于檢測(cè)外部喚醒信號(hào)，并喚醒電子標(biāo)簽和設(shè)置工作模 式；所述射頻芯片定時(shí)器6設(shè)置在射頻芯片內(nèi)部，用于定時(shí)向射頻芯片發(fā)出中斷信號(hào)喚醒 電子標(biāo)簽。 實(shí)施例三
如圖3所示，本實(shí)施例所述RFID電子標(biāo)簽包括微處理器1，以及與微處理器l連接 的射頻芯片3，另外還包括硬件喚醒電路2和外部定時(shí)器7，所述硬件喚醒電路2與微處 理器1或電源控制器4連接，用于檢測(cè)外部喚醒信號(hào)，并喚醒電子標(biāo)簽和設(shè)置工作模式； 所述外部定時(shí)器7與微處理器1連接，用于定時(shí)向微處理器發(fā)出中斷信號(hào)喚醒電子標(biāo)簽。
上述實(shí)施例中的硬件喚醒電路如圖4所示，由感應(yīng)線圈、濾波電容、整流/穩(wěn)壓電路連 接組成，使用的通信頻率為13.56MHz。其中，電容C4、 C5、 C6組成一個(gè)濾波器，電容 C17、 C18、 C19組成另外一個(gè)濾波器；二極管J3、 J4、 J5、 J6構(gòu)成整流電路，將線圈感應(yīng) 到的交流信號(hào)轉(zhuǎn)變成直流信號(hào)并輸出至微處理器具有外部中斷功能的引腳P一INTERRUP 上。當(dāng)信號(hào)過強(qiáng)時(shí)，穩(wěn)壓管J8起到穩(wěn)定電壓的作用，保護(hù)微處理器。該硬件喚醒電路與微 處理器1連接，當(dāng)硬件喚醒電路檢測(cè)到外部喚醒信號(hào)后，可發(fā)出中斷信號(hào)到微處理器1; 若釆用非工作狀態(tài)完全斷電方式，硬件喚醒電路亦可與電源控制器4連接，通過電源控制 器4給微處理器1、射頻芯片3等部件上電；或者同時(shí)與微處理器l、電源控制器4連接， 既控制上電又發(fā)出中斷信號(hào)。如圖5所示為電子標(biāo)簽的喚醒流程圖，在電子標(biāo)簽工作過程中，硬件喚醒電路始終有 效，但不消耗電池能量。當(dāng)電子標(biāo)簽被硬件喚醒電路喚醒后處于路上工作模式時(shí)，定時(shí)喚 醒起用，完成路徑標(biāo)識(shí)功能；當(dāng)電子標(biāo)簽處于回收或倉儲(chǔ)狀態(tài)后，禁止定時(shí)喚醒功能。其 具體工作流程如下
(1) 當(dāng)電子標(biāo)簽處于休眠模式(回收或倉儲(chǔ)狀態(tài))時(shí)，定時(shí)器不工作，硬件喚醒電路有效。
(2) 在路網(wǎng)入口處，電子標(biāo)簽被放置在車道讀卡器刷卡區(qū)域后，硬件喚醒電路檢測(cè)到外部 喚醒信號(hào)(由車道讀卡器發(fā)出的13.56MHz無線信號(hào))，并發(fā)出一個(gè)中斷信號(hào)給電子標(biāo) 簽，使電子標(biāo)簽由休眠模式轉(zhuǎn)為工作模式或開始上電；完成數(shù)據(jù)交互之后，電子標(biāo)簽 的定時(shí)器被啟動(dòng)，隨后進(jìn)入定時(shí)喚醒工作模式(即路上工作模式)。
(3) 電子標(biāo)簽隨車輛在路上移動(dòng)時(shí)，由定時(shí)器定時(shí)喚醒后檢測(cè)信號(hào)，如果有標(biāo)識(shí)站信號(hào)， 則完成與路側(cè)基站的數(shù)據(jù)交互。作為優(yōu)選，信號(hào)檢測(cè)過程可分階段進(jìn)行，先檢測(cè)載波 信號(hào)，無則進(jìn)入休眠狀態(tài)；有則打開射頻接收，如此可有效降低定時(shí)喚醒工作的功耗。
(4) 在路網(wǎng)出口處，電子標(biāo)簽被放置在車道讀卡器刷卡區(qū)域后，硬件喚醒電路檢測(cè)到外部 喚醒信號(hào)(由車道讀卡器發(fā)出的13.56MHz無線信號(hào))，立即轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)，完成數(shù)據(jù) 交互后，并取消電子標(biāo)簽的定時(shí)喚醒功能，使電子標(biāo)簽進(jìn)入深度休眠或斷電狀態(tài)，等 待再次被喚醒。
(5) 當(dāng)電子標(biāo)簽處于倉儲(chǔ)狀態(tài)時(shí)，定時(shí)器不工作，只有硬件喚醒電路處于工作狀態(tài)，其他 部分完全處于深度休眠或被斷電狀態(tài)，因此極其省電。
本實(shí)用新型通過采用硬件喚醒模式來區(qū)分電子標(biāo)簽的倉儲(chǔ)和路上工作模式，當(dāng)電子標(biāo) 簽處于回收或倉儲(chǔ)狀態(tài)時(shí)，只有硬件喚醒模式有效，定時(shí)喚醒模式無效，從而進(jìn)入深度休 眠或斷電狀態(tài)；當(dāng)被硬件喚醒后，電子標(biāo)簽根據(jù)讀卡器的命令被設(shè)置為路上工作模式或倉 儲(chǔ)模式。在路上工作模式時(shí)，硬件喚醒模式和定時(shí)喚醒模式同時(shí)有效，用定時(shí)喚醒方式來 定時(shí)檢測(cè)路側(cè)基站信號(hào)，實(shí)現(xiàn)路徑標(biāo)識(shí)。利用硬件喚醒模式來保證路網(wǎng)入口/出口交易的 實(shí)時(shí)性，硬件喚醒電路使電子標(biāo)簽被放置到讀卡器刷卡區(qū)域后立即被喚醒，瞬時(shí)完成數(shù)據(jù) 交互，提高了路網(wǎng)收費(fèi)的效率。
權(quán)利要求1. 一種具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，包括微處理器(1)，以及與微處理器連接的射頻芯片(3)，其特征在于，還包括硬件喚醒電路(2)和定時(shí)器，所述硬件喚醒電路與微處理器(1)或電源控制器(4)連接，用于檢測(cè)外部喚醒信號(hào)并喚醒電子標(biāo)簽和設(shè)置工作模式；所述定時(shí)器定時(shí)向微處理器(1)或射頻芯片(3)發(fā)出中斷信號(hào)，使電子標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)并與路側(cè)基站通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，其特征在于，所述硬件喚醒電路(2)與微處理器、電源控制器的兩者之一連接或者同時(shí)連接，用于檢測(cè)外部喚醒 信號(hào)并發(fā)出中斷信號(hào)到微處理器，或者通過電源控制器給電子標(biāo)簽上電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，其特征在于，所述硬件喚醒電路(2)所檢測(cè)的外部喚醒信號(hào)頻率為13.56MHz或433MHz。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，其特征 在于，所述硬件喚醒電路(2)始終保持有效狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，其特征在于，所述外部喚醒 信號(hào)由設(shè)置在路網(wǎng)入口處和出口處的車道讀卡器發(fā)射。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，其特征在于，所述定時(shí)器為 設(shè)置在微處理器內(nèi)部的微處理器定時(shí)器(5)，用于定時(shí)向微處理器發(fā)出中斷信號(hào)喚醒 電子標(biāo)簽。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，其特征在于，所述定時(shí)器為 設(shè)置在射頻芯片內(nèi)部的射頻芯片定時(shí)器(6)，用于定時(shí)向射頻芯片發(fā)出中斷信號(hào)喚醒 電子標(biāo)簽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，其特征在于，所述定時(shí)器為 與微處理器(1)連接的外部定時(shí)器(7),用于定時(shí)向微處理器發(fā)出中斷信號(hào)喚醒電子標(biāo)簽。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一權(quán)利要求所述具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，其特征 在于，所述定時(shí)器僅在電子標(biāo)簽被硬件喚醒電路(2)喚醒后處于路上工作模式時(shí)有效。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有雙重喚醒模式的RFID電子標(biāo)簽，包括微處理器，與微處理器連接的射頻芯片，以及硬件喚醒電路和定時(shí)器，所述硬件喚醒電路與微處理器或電源控制器連接，用于檢測(cè)外部喚醒信號(hào)并喚醒電子標(biāo)簽和設(shè)置工作模式；所述定時(shí)器定時(shí)向微處理器或射頻芯片發(fā)出中斷信號(hào)，使電子標(biāo)簽進(jìn)入工作狀態(tài)并與路側(cè)基站通信。本實(shí)用新型采用了硬件喚醒和定時(shí)喚醒相結(jié)合的技術(shù)手段，綜合了硬件喚醒模式和定時(shí)喚醒模式的各自優(yōu)點(diǎn)，有效的解決了車載單元裝置的功耗控制和實(shí)時(shí)通信問題，以及路側(cè)基站的易于實(shí)施、降低成本等問題。
文檔編號(hào)G07B15/06GK201229597SQ20082005039
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者成 楊, 羅瑞發(fā), 勇 鐘 申請(qǐng)人:深圳市金溢科技有限公司