CN108197516A - 近距离无线通信读卡设备及系统 - Google Patents
近距离无线通信读卡设备及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108197516A CN108197516A CN201711499069.3A CN201711499069A CN108197516A CN 108197516 A CN108197516 A CN 108197516A CN 201711499069 A CN201711499069 A CN 201711499069A CN 108197516 A CN108197516 A CN 108197516A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wireless communication
- radio frequency
- short
- module
- nfc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000006854 communication Effects 0.000 title claims abstract description 146
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 145
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
- G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
- G06K7/10336—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers the antenna being of the near field type, inductive coil
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K17/00—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations
- G06K17/0022—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations arrangements or provisions for transferring data to distant stations, e.g. from a sensing device
- G06K17/0029—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations arrangements or provisions for transferring data to distant stations, e.g. from a sensing device the arrangement being specially adapted for wireless interrogation of grouped or bundled articles tagged with wireless record carriers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及近场通信技术领域，尤其涉及近距离无线通信读卡设备及系统，包括近距离无线通信(NFC)天线、射频前端模块、射频模块和处理器；NFC天线为由铜线绕制形成封闭式形状的天线；NFC天线设置在射频前端模块上；射频前端模块与射频模块连接；处理器与射频模块连接；其中：NFC天线用于接收NFC目标设备发送的原始数据，射频前端模块用于将原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，射频模块用于将射频前端模块输出的信号类型为数字信号的原始数据进行协议通信处理，处理器用于将处理器输出的经协议通信处理后的原始数据进行解码，获得解码数据。本发明增强了NFC读卡设备读取信号的效果，提高了NFC读卡设备的读取距离。
Description
技术领域
本发明涉及近场通信技术领域，尤其涉及近距离无线通信读卡设备及系统。
背景技术
近距离无线通信(Near Field Communication，NFC)，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输交换数据，该技术由免接触式射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)演变而来，其基础是RFID和互连技术。NFC技术在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。由于NFC技术所具有的便利性，因此被应用到各个领域。
对于NFC设备而言，通常包含NFC读卡设备和NFC目标设备，在NFC目标设备靠近NFC读卡设备时，NFC读卡设备能够读取NFC目标设备中数据。在现有技术中，NFC读卡设备中的NFC天线采用印制电路板(PCB)走线印制形成，存在读卡距离短的问题，通常读卡距离只有1～4cm，即，NFC目标设备只有在距离NFC读卡设备1～4cm时才能够实现信息的读取。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的近距离无线通信读卡设备及系统。
依据本发明的第一个方面，提供了一种近距离无线通信读卡设备，包括近距离无线通信(NFC)天线、射频前端模块、射频模块和处理器；所述NFC天线为由铜线绕制形成封闭式形状的天线，；所述NFC天线设置在所述射频前端模块上；所述射频前端模块与所述射频模块连接；所述处理器与所述射频模块连接；其中：
所述NFC天线用于接收NFC目标设备发送的原始数据，所述射频前端模块用于将所述原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，所述射频模块用于将所述射频前端模块输出的信号类型为数字信号的所述原始数据进行协议通信处理，所述处理器用于将所述处理器输出的经协议通信处理后的所述原始数据进行解码，获得解码数据。
优选的，所述NFC天线的面积范围为50～100cm2。
优选的，所述封闭式形状为矩形或圆形。
优选的，还包括无线通信模块；
所述无线通信模块与所述处理器连接，所述无线通信模块用于将所述解码数据无线传输给远程接收端设备。
优选的，所述无线通信模块为ZigBee通信模块。
优选的，所述处理器为ARM嵌入式处理器。
优选的，还包括内置供电电源，所述内置供电电源为所述近距离无线通信读卡设备提供电能。
优选的，还包括电源充电模块；
所述电源充电模块与所述内置供电电源连接，所述电源充电模块用于对所述内置供电电源进行充电。
优选的，所述电源充电模块的充电接口为通用串行总线(USB)接口。
依据本发明的第二个方面，提供了一种近距离无线通信读卡系统，其特征在于，包括NFC目标设备和如第一个方面中所述的近距离无线通信读卡设备。
依据本发明的第三个方面，提供了一种近距离无线通信远程数据传输系统，其特征在于，包括远程接收端设备和如第一个方面中所述的近距离无线通信读卡设备。
优选的，所述远程接收端设备包括无线通信模块，所述无线通信模块用于接收所述近距离无线通信读卡设备发送的所述解码数据。
优选的，所述无线通信模块为ZigBee通信模块。
依据本发明的第四个方面，提供了一种近距离无线通信系统，其特征在于，包括NFC目标设备、远程接收端设备和如第一个方面中所述的近距离无线通信读卡设备。
根据本发明的近距离无线通信读卡设备、近距离无线通信读卡系统、近距离无线通信远程数据传输系统和近距离无线通信系统，NFC读卡设备包括NFC天线、射频前端模块、射频模块和处理器，NFC天线设置在射频前端模块上，射频前端模块与射频模块连接，处理器与射频模块连接，其中，NFC天线用于接收NFC目标设备发送的原始数据，射频前端模块用于将原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，射频模块用于将信号类型为数字信号的原始数据进行协议通信处理，处理器用于将协议通信处理后的原始数据进行解码，获得解码数据，本发明利用由铜线绕制形成封闭式形状的天线作为NFC天线，能够提高NFC天线的天线特性，从而增强了NFC读卡设备读取信号的效果，提高了NFC读卡设备的读取距离。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例中一种近距离无线通信读卡设备的结构示意图。
图2示出了本发明实施例中呈矩形的NFC天线的结构示意图；
图3示出了本发明实施例中呈圆形的NFC天线的结构示意图；
图4示出了本发明实施例中NFC天线的匹配阻抗电路的电路图；
图5示出了本发明实施例中射频前端模块的应用电路配置电路的电路图；
图6示出了本发明实施例中ARM嵌入式处理器的系统框架图；
图7示出了本发明实施例中一种近距离无线通信读卡系统的结构示意图；
图8示出了本发明实施例中一种近距离无线通信远程数据传输系统的结构示意图；
图9示出了本发明实施例中一种近距离无线通信系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明第一实施例提供一种近距离无线通信读卡设备，包括NFC天线101、射频前端模块102、射频模块103和处理器104，该近距离无线通信读卡设备中各结构的连接关系如图1所示，NFC天线101设置在射频前端模块102上，射频前端模块102与射频模块103连接，处理器104与射频模块103连接，NFC天线101为由铜线绕制形成封闭式形状的天线。
具体来讲，本申请中的NFC天线101由纯铜线绕制形成，既可以由人工手动绕制形成，也可以由机器绕制形成，绕制形成NFC天线101不同于现有技术中的PCB走线印制形成NFC天线101。同时，在本申请中，NFC天线101具有封闭式形状，优选的，NFC天线101的面积范围为50～100cm2，即，封闭式形状的面积范围为50～100cm2，通过将NFC天线101的面积范围控制在50～100cm2能够进一步提高NFC天线101的天线性能。
对于NFC天线101的形状而言，可以为矩形，也可以为圆形，而当NFC天线101的形状为圆形在接收信号时将具有更好的接收效果。当NFC天线101的形状为矩形时，如图2所示，则该矩形的面积范围为50～100cm2，当NFC天线101的形状为圆形时，如图3所示，则该圆形的面积范围为50～100cm2。
进一步，NFC天线101通常在两种环境下使用，第一种环境为：非金属或主要通信面为非金属，第二种环境为：金属或主要通信面为金属。在上述第一种环境下，NFC天线101可以为螺旋式天线或差分天线，在上述第二种环境下，NFC天线101可以为缝隙天线。在NFC天线101的制造工艺上，可以采用单层、单层过桥、双层或多层。
对于NFC天线101的工作过程而言，NFC天线101用于配合射频前段模块接收NFC目标设备发送的原始数据。而，对于NFC目标设备而言，NFC目标设备为NFC读卡设备所要获取数据内容的对象，NFC目标设备中存放有原始数据，利用NFC读卡设备能够读取到NFC目标设备中的原始数据。NFC天线101的匹配阻抗电路如图4所示，NFC天线101其引脚上的电压设定在GND和VDD之间，解调输入需具有相同的性能和呈现出相同的灵敏度。
对于NFC天线101的通信原理而言，NFC天线101的通信基础是谐振，谐振的参数为谐振频率，谐振频率指的是在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现在某个很小的时间段内：电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；与此同时电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内：电容的电压逐渐降低，而电流却逐渐增加；与此同时电感的电流却逐渐减少，电感的电压却逐渐升高。电压的增加可以达到一个正的最大值，电压的降低也可达到一个负的最大值，同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化，此时我们称为电路发生电的振荡，当谐振电路外部输入电压的正弦频率达到某一特定频率(即该电路的谐振频率)时，谐振电路的感抗与容抗相等，谐振电路对外呈纯电阻性质，此时即为谐振。NFC天线101的谐振频率公式为：
本申请的NFC天线101由于利用纯铜线绕制形成，且绕制形成的封闭式形状的面积范围为50～100cm2，提高了NFC天线101的天线特性，从而增强了NFC读卡设备读取信号的效果，提高了NFC读卡设备的读取距离。
对于射频前端模块102和射频模块103而言，射频器件是无线连接的核心，只要需要无线连接的地方就需要射频器件，射频器件是无线通讯设备的基础性零件，在无线通信过程中，射频器件包含两个作用：在发射信号的过程中，射频器件将二进制信号转换成高频率的无线电磁波信号；在接收信号的过程中，射频器件将接收到的电磁波信号转换成二进制数字信号。无论是何种通信协议，使用的通信频率高或者低，配臵射频器件模块是系统必备的基础性零件。无论是使用13.56Mhz的信号作为传输载体NFC系统，还是使用900/1800Mhz信号作为传输载体的GSM通讯系统，还是使用24Ghz和77Ghz电磁波信号作为传输载体的无人驾驶毫米波雷达，均需要配臵射频器件模块。
在本申请中，NFC天线101首先接收NFC目标设备发送的原始数据，接着，射频前端模块102对原始数据进行数字化处理，将原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，射频前端模块102本身由微控制器驱动，本申请选用高集成度、高射频性能的射频前端模块102。射频前端模块102的应用电路配置电路图如图5所示。射频模块103用于将信号类型为数字信号的原始数据进行协议通信处理，其中，包括对信号进行协议封装。
对于处理器104而言，处理器104用于将协议通信处理后的原始数据进行解码，获得解码数据，而现有技术中的读卡器不支持对原始数据的解码。处理器104优选ARM嵌入式处理器，嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，嵌入式处理器是控制和辅助系统运行的硬件单元。ARM嵌入式处理器具有以下特点：对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度；具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断；可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器；嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。ARM嵌入式处理器的系统框架如图6所示，包括时钟晶振601、设备电源602、内存扩展603、CPU604、设备屏幕605、调试IO606和功能接口607，其中，CPU604是这个系统的核心，所有的外围配置都与其相关联。ARM嵌入式处理器具有以下特点：在能效方面，具有更低的功耗、更长的电池寿命，以更低的MHz或更短的活动时段运行，基于架构的睡眠模式支持，比8/16位设备的工作方式更智能、睡眠时间更长。在代码方面，更低的硅成本、高密度指令集、比8/16位设备每字节完成更多操作、更小的RAM、ROM或闪存要求。在使用方面，更快的软件开发和重用、多个供应商之间的全球标准、代码兼容性、统一的工具和操作系统支持。在性能方面，能够以更低的功耗实现更丰富的功能。
在本申请中，NFC读卡设备还可以包括：无线通信模块，无线通信模块与处理器104连接，无线通信模块用于将解码数据无线传输给远程接收端设备，其中，远程接收端设备可以为计算机、手机或其他具有信息接收能力和信息显示能力的电子设备，远程接收设备在接收到解码数据之后能够对解码数据进行显示，而现有技术中的读卡器仅允许通过USB数据线与远程接收端设备相连，才能实现数据的通信。对于如何将NFC读卡设备中的解码数据传输给远程接收端设备，在本申请中，无线通信模块为ZigBee通信模块。
具体来讲，ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。ZigBee是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中，物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
同时，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如，其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
进一步，对于ZigBee通信模块的安全性和性能而言，ZigBee通信模块就要很高的安全性，同时，还具有较低的功耗，另外，组网能力强，一个ZigBee网关可以连接65000多个设备，目前的实际应用中已经可以组成超过100种设备的稳定网络，这样的网络规模已经远超WiFi、Z-Wave、蓝牙等技术。
在本申请中，NFC读卡设备还可以包括：内置供电电源，内置供电电源为近距离无线通信读卡设备提供电能。内置供电电源可以为锂电池。通过在NFC读卡设备中添加内置供电电源，能够提高NFC读卡设备的续航能力。其中，内置供电电源的充电电压为5V、充电电流为500mA。
在本申请中，NFC读卡设备还可以包括：电源充电模块，电源充电模块与内置供电电源连接，电源充电模块用于为内置供电电源进行充电。电源充电模块的充电接口为USB接口。从而，本申请的NFC读卡设备支持USB充电。
基于同一发明构思，本发明第二实施例提供一种近距离无线通信读卡系统，如图7所示，包括NFC目标设备701和如第一实施例所述的NFC读卡设备702。
对于NFC目标设备701而言，NFC目标设备701可以为手机等能够存储原始数据的电子设备，也可以为卡片式目标设备，例如具有NFC功能的银行卡。对于具有NFC功能的银行卡而言，其通信遵循ISO/IEC 1444协议。进一步来讲，13.56M的高频卡的原理是电磁感应技术，通过交变的电磁场，给无源的卡提供能量，实现卡与读卡器的通信。ISO/IEC 1444协议定义了两种卡的类型：Type A和Type B，两种卡均在13.56MHz无线频率下工作。同时，ISO/IEC14443规定了邻近卡(PICC)的物理特性；需要供给能量的场的性质与特征，以及邻近耦合设备(PCDs)和邻近卡(PICCs)之间的双向通信；卡(PICCs)进入邻近耦合设备(PCDs)时的轮寻，通信初始化阶段的字符格式，帧结构，时序信息；非接触的半双功的块传输协议并定义了激活和停止协议的步骤。传输协议同时适用于TYPEA和TYPEB。ISO/IEC 14443协议编码技术包含：根据信号发送和接收方式的不同，ISO/IEC14443-3定义了TYPEA、TYPEB两种卡型。它们的不同主要在于载波的调制深度及二进制数的编码方式。从PCD向PICC传送信号时，二者是通过13.56Mhz的射频载波传送信号。从PICC向PCD传送信号时，二者均通过调制载波传送信号，副载波频率皆为847KHz。
对于TYPEA型卡而言，其在读写机上向卡传送信号时，通过13.65MHz的射频载波传送信号。其采用方案为同步、改进的Miller编码方式，通过100％ASK传送；当卡向读写机具传送信号时，通过调制载波传送信号。使用847kHz的副载波传送Manchester编码。简单说，当表示信息“1”时，信号会有0.3微妙的间隙，当表示信息“0”时，信号可能有间隙也可能没有，与前后的信息有关。这种方式的优点是信息区别明显，受干扰的机会少，反应速度快，不容易误操作；缺点是在需要持续不断的提高能量到非接触卡时，能量有可能会出现波动。
对于TYPEB型卡而言，其在读写机具向卡传送信号时，也是通过13.65MHz的射频载波信号，但采用的是异步、NRZ编码方式，通过用10％ASK传送的方案；在卡向读写机具传送信号时，则是采用的BPSK编码进行调制。即信息“1”和信息“0”的区别在于信息“1”的信号幅度大，即信号强，信息“0”的信号幅度小，即信号弱。这种方式的优点是持续不断的信号传递，不会出现能量波动的情况；
通过上述分析可知，TYPEA和TYPEB有以下不同：TYPEB接收信号时，不会因能量损失而使芯片内部逻辑及软件工作停止。在NPAUSE到来，TYPEA的芯片得不到时钟，而TYPEB用10％ASK，卡片可以从读写器获得持续的能量；TYPEB时容易稳压，所以比较安全可靠。TYPEA卡采用100％调制方式，在调制发生时候无能量传输，仅仅靠卡片内部电容维持，所以卡片的通讯必须达到一定的速率，在电容电量耗完之前结束本次调制，否则卡片会复位。负载波采用BPSK调制技术，TYPEB较TYPEA方案降低了6dB的信号燥声，抗干扰能力更强。
下面将对近距离无线通信读卡系统的工作过程进行详细说明：
在NFC目标设备701靠近NFC天线101时，首先NFC天线101接收NFC目标设备701发送的原始数据，接着射频前端模块102将原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，然后射频模块103将信号类型为数字信号的所述原始数据进行协议通信处理，最后处理器104将协议通信处理后的原始数据进行解码，获得解码数据。
对于本申请的第二实施例中的NFC读卡设备702所包含结构以及工作过程，此处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明第三实施例提供一种近距离无线通信远程数据传输系统，如图8所示，包括远程接收端设备703和如第一实施例所述的NFC读卡设备702。
对于远程接收端设备703而言，远程接收端设备703可以为计算机、手机或其他具有信息接收能力和信息显示能力的电子设备，远程接收设备在接收到解码数据之后能够对解码数据进行显示。优选的，远程接收端包括无线通信模块，无线通信模块用于接收NFC读卡设备702发送的所述解码数据，无线通信模块为ZigBee通信模块。
下面将对近距离无线通信远程数据传输系统的工作过程进行详细说明：
首先NFC天线101接收NFC目标设备701发送的原始数据，接着射频前端模块102将原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，然后射频模块103将信号类型为数字信号的所述原始数据进行协议通信处理，接着处理器104将协议通信处理后的原始数据进行解码获得解码数据，最后，NFC读卡设备702的ZigBee通信模块将解码数据发送给远程接收端设备703中的ZigBee通信模块，远程接收端设备703在获得解码数据后可以对解码数据进行解析显示。
基于同一发明构思，本发明第四实施例提供一种近距离无线通信读卡系统，如图9所示，包括NFC目标设备701、远程接收端设备703和如第一实施例所述的NFC读卡设备702。
对于近距离无线通信读卡系统的工作过程可以参照第一实施例、第二实施例及第三实施例中的说明，此处不再赘述。
总之，根据本发明的近距离无线通信读卡设备、近距离无线通信读卡系统、近距离无线通信远程数据传输系统和近距离无线通信系统，NFC读卡设备包括NFC天线、射频前端模块、射频模块和处理器，NFC天线设置在射频前端模块上，射频前端模块与射频模块连接，处理器与射频模块连接，其中，NFC天线用于接收NFC目标设备发送的原始数据，射频前端模块用于将原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，射频模块用于将信号类型为数字信号的原始数据进行协议通信处理，处理器用于将协议通信处理后的原始数据进行解码，获得解码数据，本发明利用由铜线绕制形成封闭式形状的天线作为NFC天线，能够提高NFC天线的天线特性，从而增强了NFC读卡设备读取信号的效果，提高了NFC读卡设备的读取距离。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
A1、一种近距离无线通信读卡设备，其特征在于，包括近距离无线通信(NFC)天线、射频前端模块、射频模块和处理器；所述NFC天线为由铜线绕制形成封闭式形状的天线，；所述NFC天线设置在所述射频前端模块上；所述射频前端模块与所述射频模块连接；所述处理器与所述射频模块连接；其中：
所述NFC天线用于接收NFC目标设备发送的原始数据，所述射频前端模块用于将所述原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，所述射频模块用于将所述射频前端模块输出的信号类型为数字信号的所述原始数据进行协议通信处理，所述处理器用于将所述处理器输出的经协议通信处理后的所述原始数据进行解码，获得解码数据。
A2、根据A1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述NFC天线的面积范围为50～100cm2。
A3、根据A1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述封闭式形状为矩形或圆形。
A4、根据A1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，还包括无线通信模块；
所述无线通信模块与所述处理器连接，所述无线通信模块用于将所述解码数据无线传输给远程接收端设备。
A5、根据A4所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述无线通信模块为ZigBee通信模块。
A6、根据A1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述处理器为ARM嵌入式处理器。
A7、根据A1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，还包括内置供电电源，所述内置供电电源为所述近距离无线通信读卡设备提供电能。
A8、根据A7所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，还包括电源充电模块；
所述电源充电模块与所述内置供电电源连接，所述电源充电模块用于对所述内置供电电源进行充电。
A9、根据A8所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述电源充电模块的充电接口为通用串行总线(USB)接口。
B10、一种近距离无线通信读卡系统，其特征在于，包括NFC目标设备和根据A1-A9中任一项所述的近距离无线通信读卡设备。
C11、一种近距离无线通信远程数据传输系统，其特征在于，包括远程接收端设备和根据A1-A9中任一项所述的近距离无线通信读卡设备。
C12、根据C11所述的近距离无线通信远程数据传输系统，其特征在于，所述远程接收端设备包括无线通信模块，所述无线通信模块用于接收所述近距离无线通信读卡设备发送的所述解码数据。
C13、根据C12所述的近距离无线通信远程数据传输系统，其特征在于，所述无线通信模块为ZigBee通信模块。
D14、一种近距离无线通信系统，其特征在于，包括NFC目标设备、远程接收端设备和根据A1-A9中任一项所述的近距离无线通信读卡设备。
Claims (10)
1.一种近距离无线通信读卡设备，其特征在于，包括近距离无线通信(NFC)天线、射频前端模块、射频模块和处理器；所述NFC天线为由铜线绕制形成封闭式形状的天线，；所述NFC天线设置在所述射频前端模块上；所述射频前端模块与所述射频模块连接；所述处理器与所述射频模块连接；其中：
所述NFC天线用于接收NFC目标设备发送的原始数据，所述射频前端模块用于将所述原始数据的信号类型由模拟信号转换成数字信号，所述射频模块用于将所述射频前端模块输出的信号类型为数字信号的所述原始数据进行协议通信处理，所述处理器用于将所述处理器输出的经协议通信处理后的所述原始数据进行解码，获得解码数据。
2.如权利要求1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述NFC天线的面积范围为50～100cm2。
3.如权利要求1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述封闭式形状为矩形或圆形。
4.如权利要求1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，还包括无线通信模块；
所述无线通信模块与所述处理器连接，所述无线通信模块用于将所述解码数据无线传输给远程接收端设备。
5.如权利要求4所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述无线通信模块为ZigBee通信模块。
6.如权利要求1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，所述处理器为ARM嵌入式处理器。
7.如权利要求1所述的近距离无线通信读卡设备，其特征在于，还包括内置供电电源，所述内置供电电源为所述近距离无线通信读卡设备提供电能。
8.一种近距离无线通信读卡系统，其特征在于，包括NFC目标设备和如权利要求1-7中任一权利要求所述的近距离无线通信读卡设备。
9.一种近距离无线通信远程数据传输系统，其特征在于，包括远程接收端设备和如权利要求1-7中任一权利要求所述的近距离无线通信读卡设备。
10.一种近距离无线通信系统，其特征在于，包括NFC目标设备、远程接收端设备和如权利要求1-7中任一权利要求所述的近距离无线通信读卡设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711499069.3A CN108197516A (zh) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 近距离无线通信读卡设备及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711499069.3A CN108197516A (zh) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 近距离无线通信读卡设备及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108197516A true CN108197516A (zh) | 2018-06-22 |
Family
ID=62587811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711499069.3A Pending CN108197516A (zh) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 近距离无线通信读卡设备及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108197516A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112637970A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-09 | Oppo（重庆）智能科技有限公司 | 一种射频电路、通信装置及电子设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060244676A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Kouichi Uesaka | Signal processing circuit, and non-contact IC card and tag with the use thereof |
| CN101551875A (zh) * | 2008-04-01 | 2009-10-07 | Ls产电株式会社 | Rfid标签及使用该rfid标签的rfid系统 |
| CN102136054A (zh) * | 2010-01-21 | 2011-07-27 | 无锡市富华科技有限责任公司 | 一种动物电子标签识读设备 |
| CN102780792A (zh) * | 2011-05-10 | 2012-11-14 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 具有近距离无线通信功能的便携式电子装置 |
| CN105356914A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-02-24 | 上海瀚银信息技术有限公司 | 一种近距离无线通信装置、系统及其工作方法 |
| CN107004108A (zh) * | 2014-11-25 | 2017-08-01 | 夏普株式会社 | 通信装置、显示装置以及通信系统 |
| CN107223291A (zh) * | 2016-11-12 | 2017-09-29 | 深圳达闼科技控股有限公司 | 近距离无线通信nfc装置及终端设备 |
-
2017
- 2017-12-29 CN CN201711499069.3A patent/CN108197516A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060244676A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Kouichi Uesaka | Signal processing circuit, and non-contact IC card and tag with the use thereof |
| CN101551875A (zh) * | 2008-04-01 | 2009-10-07 | Ls产电株式会社 | Rfid标签及使用该rfid标签的rfid系统 |
| CN102136054A (zh) * | 2010-01-21 | 2011-07-27 | 无锡市富华科技有限责任公司 | 一种动物电子标签识读设备 |
| CN102780792A (zh) * | 2011-05-10 | 2012-11-14 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 具有近距离无线通信功能的便携式电子装置 |
| CN107004108A (zh) * | 2014-11-25 | 2017-08-01 | 夏普株式会社 | 通信装置、显示装置以及通信系统 |
| CN105356914A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-02-24 | 上海瀚银信息技术有限公司 | 一种近距离无线通信装置、系统及其工作方法 |
| CN107223291A (zh) * | 2016-11-12 | 2017-09-29 | 深圳达闼科技控股有限公司 | 近距离无线通信nfc装置及终端设备 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吴昌英: "《UHF频段的RFID天线技术》", 30 September 2015 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112637970A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-09 | Oppo（重庆）智能科技有限公司 | 一种射频电路、通信装置及电子设备 |
| CN112637970B (zh) * | 2020-12-16 | 2023-04-18 | Oppo（重庆）智能科技有限公司 | 一种射频电路、通信装置及电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202102465U (zh) | 无线射频识别标签与无线射频识别系统 | |
| CN104253634B (zh) | 双频多协议多功能近场通信集成系统和应用方法 | |
| CN103929526A (zh) | 用于射频识别的手机、方法以及系统 | |
| CN101770564A (zh) | 手持射频识别终端 | |
| CN202077102U (zh) | 一种nfc手机的实现装置 | |
| CN202276343U (zh) | 一种近场通信模块 | |
| CN102142100A (zh) | 一种高频无源rfid模拟前端电路 | |
| CN102968659B (zh) | 电子标签无线有线交互通信方法及电子标签 | |
| CN107798367A (zh) | 一种基于ZigBee技术的无线RFID读写设备 | |
| Cho et al. | Design and implementation of an active RFID system platform | |
| CN204557497U (zh) | 双频智能射频识别集成系统 | |
| CN103971145A (zh) | 手持式物联网终端 | |
| CN108197516A (zh) | 近距离无线通信读卡设备及系统 | |
| CN204425340U (zh) | 内置nfc芯片的穿戴装置 | |
| CN103218594A (zh) | 一种射频识别终端 | |
| CN203838734U (zh) | 手持式物联网终端 | |
| Chen et al. | The design of electronic license plate recognition terminal system based on nRF24LE1 | |
| CN102622645A (zh) | Rfid电子标签射频前端 | |
| CN202838388U (zh) | 一种支持感应耦合和射频标签的手机用户识别卡 | |
| CN206546578U (zh) | 一种rfid标签读写器 | |
| CN201556213U (zh) | 一种无线多协议射频识别通信转换器 | |
| CN212032164U (zh) | 一种基于nfc低功耗无电源的体温计 | |
| CN211124112U (zh) | 一种双模标签装置 | |
| CN103078719B (zh) | 一种rfid阅读器无线通信系统方法与系统 | |
| CN203733149U (zh) | 具有双感应天线结构的外插卡及记忆卡 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180622 |