CN203838734U - 手持式物联网终端 - Google Patents
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Abstract
一种手持式物联网终端，包括电源控制模块、系统控制模块、外设装置、RFID读写模块、条码识别模块，RFID读写模块包括低频射频单元、高频射频单元和超高频射频单元，所述电源控制模块用于对各功能模块电源进行控制，所述系统控制模块用于对终端采集到的数据进行处理。本实用新型的物联网终端在现有功能的基础上，增加了支持多种频段下对多种协议RFID标签的读写功能，具体支持125KHz、13.56MHz、915MHz和三个频率工作，改善了现有的物联网终端只能对单一特定标签的缺点。同时还增加了一二维条码识读功能，改善了现有的手持式物联网终端只支持单独的RFID功能或单独条码扫描功能的缺点。同时通过电源管理模块实现了设备的低功耗。
Description
技术领域
本实用新型属于物联网技术领域，尤其涉及一种手持式物联网终端。
背景技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
伴随着物联网的兴起，以及大规模集成电路、网络通信、信息安全技术的发展，射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）在商业过程中的应用越来越广泛。RFID技术具有非接触式无线识别、可高速识别多个标签、无须人工干预、效率高速度快、操作快捷方便、环境适应性强优点，是物联网系统的核心技术。同时目前普遍商用的激光条码扫描技术，也是物联网系统信息采集部分最主要的技术之一。
RFID基本单元包括标签、读写器和天线。在当前的物联网应用中，各频段标签的发展应用程度不同，高频段标签和超高频标签应用最为广泛，低频和微波频段的标签应用略少。高频段射频标签的工作频率一般为3MHz～30MHz。典型工作频率为：13.56MHz，采用电感耦合方式工作，典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。高频相关的国际标准有：ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHz）等。超高频标签，其典型工作频率为：902~928MHz。超高频射频标签的典型应用包括：物流标签、RFID电子车牌、电子门票、门禁卡、小额支付存储卡、商品吊牌等，相关的国际标准有：ISO18000-6C和ISO18000-6B等。
目前，RFID读写装置主要向小型便携化和高速大容量无漏识别两个方向发展。具有RFID功能的手持式物联网终端小型便携且能快速识别标签，具有广阔的市场应用前景。然而现有的具有RFID读写功能的手持式物联网终端，只支持在某个特定工作频段下对特定协议标签的读写及在此基础上的扩展应用，局限性比较大，应用范围小，不利于便携化读写器推广应用以及物联网技术及产业发展。
实用新型内容
本实用新型为了解决背景技术中所涉及的技术问题，提供了一种手持式物联网终端。
本实用新型的技术方案是：一种手持式物联网终端，包括电源控制模块、系统控制模块、外设装置、RFID读写模块、条码识别模块，RFID读写模块包括低频射频单元、高频射频单元和超高频射频单元，所述电源控制模块用于对各功能模块电源进行控制，所述系统控制模块用于对终端采集到的数据进行处理，所述外设装置包括显示屏和键盘，所述低频射频单元用于低频频段RFID协议电子标签的读写，所述高频射频单元用于高频频段RFID协议电子标签的读写，所述超高频射频单元用于超高频频段RFID协议电子标签的读写，所述条码识别模块用于采集一二维条码信息。
作为一种优选，所述高频射频单元所采用的RFID协议包括ISO/IEC 14443A、ISO/IEC 14443B、ISO/IEC 15693、MIFARE 1k/4k和Sony FeliCa。
作为一种优选，所述超高频射频单元所采用的RFID协议包括ISO18000-6B/6C和EPC C1G2。
作为一种优选，还包括与所述超高频射频单元相连接的超高频单极子微型天线，与所述高频射频单元相连接的是高频传输线圈天线，以及与所述射频单元相连接的低频传输线圈天线。
作为一种优选，所述系统控制模块通过USB数据线与RFID读写模块实现通讯。
作为一种优选，还包括一个电源开关，用于对所述低频射频单元、高频射频单元和超高频射频单元的供电进行切换。
作为一种优选，所述系统控制模块通过GPIO和UART数据线与一二维条码模块进行通讯。
作为一种优选，所述低频射频单元的频段为125KHz，所述高频射频单元的频段为13.56MHz，所述超高频射频单元的频段为915MHz。
综上所述，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的物联网终端在现有功能的基础上，增加了支持多种频段下对多种协议RFID标签的读写功能，具体支持125KHz、13.56MHz、915MHz和三个频率工作，改善了现有的物联网终端只能对单一特定标签的缺点。同时还增加了一二维条码识读功能，改善了现有的手持式物联网终端只支持单独的RFID功能或单独条码扫描功能的缺点。同时通过电源管理模块实现了设备的低功耗。
附图说明
图1为本实施例的手持式物联网终端整体结构框图；
图2为本实施例的条码识别模块与系统控制模块连接设计图；
图3为本实施例的低频射频单元结构图；
图4为本实施例高频射频单元电路结构图；
图5为本实施例超高频射频单元电路结构框图。
具体实施方式
下面结合附图以实施例对本实用新型作进一步说明。
本实施例的手持式物联网终端结构如图1所示，包括电源控制模块、系统控制模块、RFID读写模块和条码识别模块，RFID读写模块包括低频125KHz射频单元、高频13.56MHz射频单元、超高频915MHz射频单元，其中，电源控制模块对各功能模块电源进行控制，实现手持式终端的低功耗高效率工作；系统控制模块用于对RFID射频信息及条码扫描信息的处理，控制和协调RFID读写模块及条码扫描模块工作；低频125KHz频段采用低频频段RFID协议电子标签的读写；高频13.56MHz射频单元用于高频频段RFID协议电子标签的读写；超高频915MHz射频单元用于超高频频段RFID协议电子标签的读写；条码模块支持识读市场上所有主流一维和二维条码。
这里还包括用于给各个模块供电的电源管理模块，由于手持式终端能源有限，所以低功耗要求非常高。电源管理模块给各功能模块进行供电时，条码识读模块使用5V电源；RFID读写模块工作输入电压要求均为3.3V，电源模块输出5V电压经过低压差线性稳压器LDO转化为3.3V电压。电源输入端通过开关三极管与各RFID读写器模块及条码模块相连，开关三极管另一端接处理器GPIO口，由系统通过GPIO控制读写器模块电源的通断。从而有效去除了各功能模块在非工作状态时的静态功耗。
系统控制模块用于对各功能模块工作的控制和协调，对采集的数据信息进行存储、传输等处理，对外设如键盘、触摸屏、音频设备等的控制和处理。
条码是被模块采用Symbol公司的型号为SE-4500的一二维条码识别引擎。在条码模块工作时，首先处理器通过GPIO控制模块上电，并完成模块初始化操作，然后通过GPIO向模块发出扫描触发信号，并通过UART1接收由条码识别引擎传回来的扫描到的条码信息，由系统控制模块负责对扫描到的信息进行存储、显示及传输等。条码模块与系统控制模块的连接如图2。
LF RFID模块主要由天线和射频前端芯片EM4095构成，EM4095驱动天线并从天线上获取标签反射的信号，经过放大滤波，AM解调，数字解调后将标签信息的曼彻斯特编码发送给控制部分。EM4095外围基本电路设计，如图3所示。
采用双天线（键盘天线和顶端天线），天线的选择我们在PCB板上通过跳线来选择，当开关里的1和3，2和4相连，选择的是键盘天线；3和5，4和6相连的，选择的是顶端天线。我们可以通过调整电容c13、c14、c15（键盘天线）或c13_2、c14_2、c15_2来调整谐振频率使其达到125KHz。
HF RFID模块工作在13.56MHz频段同时兼容三种高频协议。由于不同的协议具有不同的调制与编码方式，所以原理上多标准的支持是由硬件决定的，通过软件配置硬件寄存器实现在不同协议标准之间的切换。高频芯片采用CL RC632，其平均工作电流在10ｍA，工作电压3.3V-5.5V。采用四线SPI接口作为处理器与CL RC632之间的数据与控制接口，节约IO接口资源以支持其它更多功能。
如图4所示，RST_HF是芯片CL RC632的复位信号，高电平有效，为使射频芯片能够正常工作，处理器保证此引脚低电平；HF_SW COMS开关管FDN304P用于控制芯片的供电；SCLK、NSS、MOSI、MISO组成四线SPI通信方式，作为数据和命令的传输通道。
如图5所示，超高频 RFID 收发模块主要包括射频前端与数字基带。射频前端电路以射频收发芯片 Indy R1000 为核心，其外围电路主要包括 24MHz TCXO、PLL 环路滤波器、DRM 滤波器、射频发射与接收通路以及本振输入。数字基带电路主要以AT91SAM7S256 芯片为核心，其外围电路主要包括 18.432MHz 无源晶振、PLL 滤波器、JTAG 接口以及 ADC/DAC 参考电平电路组成。另外根据读写器的性能指标要求有四个 50 欧姆的 SMA 天线接口能够分时工作，因此需要数字基带电路能提供控制信号给射频天线切换开关，实现收发天线的选择。
以上说明仅仅是对本实用新型的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改。但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种手持式物联网终端，其特征在于：包括电源控制模块、系统控制模块、系统外设、RFID读写模块、条码识别模块，RFID读写模块包括低频射频单元、高频射频单元和超高频射频单元，所述电源控制模块用于对各功能模块电源进行控制，所述系统控制模块用于对终端采集到的数据进行处理，所述系统外设包括显示屏和键盘，所述低频射频单元用于低频频段RFID协议电子标签的读写，所述高频射频单元用于高频频段RFID协议电子标签的读写，所述超高频射频单元用于超高频频段RFID协议电子标签的读写，所述条码识别模块用于采集一二维条码信息。
2.根据权利要求1所述的手持式物联网终端，其特征在于：所述高频射频单元所采用的RFID协议包括ISO/IEC 14443A、ISO/IEC 14443B、ISO/IEC 15693、MIFARE 1k/4k和Sony FeliCa。
3.根据权利要求1所述的手持式物联网终端，其特征在于：所述超高频射频单元所采用的RFID协议包括ISO18000-6B/6C和EPC C1G2。
4. 根据权利要求1所述的手持式物联网终端，其特征在于：还包括与所述超高频射频单元相连接的超高频单极子微型天线，与所述高频射频单元相连接的是高频传输线圈天线，以及与所述射频单元相连接的低频传输线圈天线。
5. 根据权利要求1所述的手持式物联网终端，其特征在于：所述系统控制模块通过USB数据线与RFID读写模块实现通讯。
6. 根据权利要求1所述的手持式物联网终端，其特征在于：还包括一个电源开关，用于对所述低频射频单元、高频射频单元和超高频射频单元的供电进行切换。
7. 根据权利要求1或4所述的手持式物联网终端，其特征在于：所述系统控制模块通过GPIO和UART数据线与一二维条码模块进行通讯。
8. 根据权利要求1所述的手持式物联网终端，其特征在于：所述低频射频单元的频段为125KHz，所述高频射频单元的频段为13.56MHz，所述超高频射频单元的频段为915MHz。
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| CN103971145A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-06 | 中山达华智能科技股份有限公司 | 手持式物联网终端 |
| CN106529360A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-03-22 | 公安部第三研究所 | 一种射频读写装置 |
| CN112287711A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-01-29 | 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 | 全业务实物id读写器 |
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