專利名稱：電子識別系統中防碰撞信道的保持的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在發送/接收詢問器單元和多個應答器之間通信的系統。
本發明還涉及一種這種通信系統的操作方法。
本發明適用于任何射頻通信系統，和例如紅外線的任何不接觸的通信系統，也就是說任何不需要通信單元物理互連的系統。
在這種系統中，詢問器單元根據已建立的協議發送信號到應答器，以詢問這些應答器。詢問器單元也能夠閱讀和解釋應答器的內容。
應答器由與必須識別的物品有關的收發信機構成，這些物品諸如交通工具、倉庫貨物、人或其它的物品，并自動答復來自詢問器單元的外部詢問信號。
應答器通常具有連接到形成天線的線圈的微電路。
詢問器單元通常由工作在射頻的系統構成。
在現有技術中，存在具有詢問器單元和多個應答器的識別系統。
與這些識別系統有關的主要問題在于來自不同應答器的多個識別信號之間的碰撞。這是因為有可能一個應答器發送一個識別信號到詢問器被由另一個應答器發送另一個識別信號中斷，這對每個應答器的識別有反作用。
在現有技術中已經建議了多種與這些通信系統有關的防撞系統。
這些防碰撞系統通常難以實現，它們經常使用復雜和成本昂貴。
在現有技術中已經建議了補救這些缺點的解決方案。因此，歐洲專利EP-A0585132描述了一種與更簡單方式實現的通信系統有關的防碰撞系統。
此專利解釋了兩個原理，使得有可能避免來自發送到該詢問器的不同應答器的信號之間的碰撞。
相對容易實現的第一個防碰撞原理包括去同步應答器。
根據此原理，如
圖1所示，出現在詢問器單元檢測領域的每個應答器TR周期的以隨機暫停時間P發送其標識符Id。每個暫停時間P是標識符發送持續時間D1和隨機數N之間相乘的結果。因此每個應答器TR交替工作在發送模式和暫停模式。
因此，應答器的去同步發送使得有可能獲得單個應答器TR發送其標識符Id的一個或多個時隙。如圖1所示，灰色的情況是多個應答器同時發送的情形，并且在這種情況下沒有應答器被詢問器單元正確識別。在另一個情況下，單個應答器在給定時隙發送并且可以在這種情況下被正確識別。
在上述專利中和如圖2所示，描述了也很容易實現的第二防碰撞原理。
根據此第二原理，詢問器連續發送詢問信號INT，應答器TR每個周期地以隨機暫停時間P發送識別信號Id。詢問器也能夠檢測給定應答器TR發送的消息開始幀S，同時用短暫的靜音M改變其詢問信號INT。
此第二原理包括至少在發送標識消息Id的整個持續時間保持詢問器單元和給定應答器之間的防碰撞信道打開。為此，詢問器單元能夠檢測應答器TR發送的消息開始幀S并強迫另一個應答器寂靜，以便繼續閱讀已檢測應答器的標識符Id而沒有由于從另一個應答器發送信號導致的干擾。
詢問信號INT中的修改M由暫停模式的應答器解釋為寂靜命令，雖然它在發送過程中對于應答器是透明的。
然后，已經發送消息開始幀S的應答器TR1繼續發送其識別信號Id，另一個應答器TRn設置成監視模式，以延長其暫停時間D1，時間D1相應于標識符發送持續時間Di乘以隨機數N。
詢問信號的修改使得有可能強迫暫停模式的應答器寂靜，并本質上組成信號靜音幾微秒。此靜音具有用新隨機數N重新初始化暫停時間計數的作用。
此專利描述的防碰撞原理是可靠的并易于實現。
然而，其給出的說明書允許此原理只用于單獨閱讀模式的應答器上。
更準確的說，這種防碰撞原理不可能保持詢問器單元和應答器之間的防碰撞信道打開，用于由應答器實現寫操作或執行一個命令。
本發明想辦法克服此缺點。
因此，本發明的目的在于建議工作在讀/寫模式的詢問器和應答器之間保持防碰撞信道打開。
本發明的一個目的更特別是在詢問器單元和多個應答器之間的通信系統，從而詢問器單元能夠檢測從應答器發送的開始，然后改變其詢問信號，以使另一個應答器保持在監視狀態，從而寂靜的應答器能夠將詢問信號的改變解釋成延長寂靜命令，已檢測的應答器能夠繼續其發送，盡管修改了詢問信號。
其特征在于，在識別已檢測的應答器之后，詢問器單元一方面再次改變其詢問信號以延長寂靜應答器的監視狀態，另一方面，向已識別的應答器發送一個命令，寂靜應答器再次能夠將詢問信號的改變解釋為延長寂靜請求，和在于，在發送其標識符結束時，已檢測的應答器進入給定持續時間的監聽模式，在該期間它能夠解釋和然后執行詢問器單元發送的命令。
根據另一個特征，每個應答器具有計時裝置和根據接收改變的詢問信號重新初始化計時的裝置。
根據另一個特征，時間計數裝置能夠確定監聽已檢測應答器的預定持續時間，在該期間所述應答器不發送信號。
根據本發明的通信系統，其特征還在于在執行命令之后，已識別的應答器返回到監聽模式用于預定的持續時間，以允許新的通信階段，詢問信號的新改變重新初始化未識別應答器的監視狀態，一個新命令由詢問器單元發送，由已識別的應答器解釋和執行。
根據另一個特征，在監聽持續時間內沒有出現詢問信號改變的情況下，隨機暫停時間之后已識別的應答器恢復周期發送其標識符。
根據另一個特征，詢問信號的改變包括發送連續發送詢問信號的靜音。
根據另一個特征，詢問器單元發送的命令包括已由識別應答器要讀和/或寫和/或執行的信息。
本發明的另一個目的是在詢問器單元和多個應答器之間的通信方法，包括下列步驟a-由詢問器單元發送連續的詢問信號；b-由應答器發送消息開始幀；c-由詢問器單元檢測此幀；d-改變詢問信號以使寂靜應答器在持續時間D1內設置成監視狀態，以防止它們發送其識別信號；e-由詢問器單元閱讀該標識消息；本方法其特征在于還具有下列步驟f-將已識別的應答器設置在監聽模式；g-改變詢問信號以使寂靜應答器在持續時間D2內重新初始化為監視狀態，以防止它們發送其識別信號；h-由詢問器單元發送命令到已識別的應答器；i-由已識別的應答器執行該命令；j-發送應答器的答復。
根據另一個特征，該通信方法還包括多個補充步驟，這些補充步驟包括在步驟j之后已識別的應答器返回監聽模式，和以環路執行操作g到j，因此在已識別的應答器上執行多個操作。
根據另一個特征，持續時間D2等于持續時間D1加上執行一種操作的時間，持續時間D1相應于標識符發送持續時間乘以隨機數。
根據本發明的保持防碰撞信道的通信系統具有在詢問器和應答器之間有可能以可靠和容易實現的方式交換信息。
根據本發明的系統有可能利用更高級的應答器，需要數據在詢問器和已識別的應答器之間傳送，例如提交密鑰(口令、鑒別、相互識別)，將信息寫入應答器(寄存器更新)，裝載或更新程序或從應答器存儲器閱讀信息。
在參照附圖的剩余說明書中將出現本發明的其它方面和優點，其中圖1是根據現有技術第一個已知原理的防碰撞系統的操作模式圖。
圖2是根據現有技術第二個已知原理的防碰撞系統的操作模式圖。
圖3是根據本發明防碰撞系統的操作模式圖。
圖4是根據本發明的詢問器單元執行的操作圖。
圖5是根據本發明的應答器執行的操作圖。
圖6是根據本發明的應答器發送信號步驟的示意圖。
圖1和2先前已經描述并描述了實現現有技術已知的防碰撞系統的原理。
圖3描述實現根據本發明的通信系統，在詢問器單元和應答器之間用保持防碰撞信道打開用于讀/寫。
實現根據本發明的系統分成兩個不同的階段。第一步包括識別步驟，該步驟的實現已知并且先前已經在描述圖2期間描述過了。
第二步是在詢問器INT發送命令C之后已識別的應答器TR1實現操作OP的步驟。
在第一步識別的應答器TR1處于監聽模式E。如果詢問器單元INT具有傳送到此給定應答器的命令，則實現送給其詢問信號的新的改變M。此新的改變M，例如靜音幾微秒，重新初始化另一個寂靜應答器監視狀態一段時間D2。
防碰撞信道因此在已識別應答器TR1和詢問器單元之間保持打開，后者可以發送一個命令C，此命令C由監聽模式E的應答器TR1解釋然后執行EXE。應答器接下來發送信號R來答復執行命令操作，然后返回到監聽模式E以便接收，如果適用的話，新的命令C。
如果在已識別應答器TR1的監聽模式E期間詢問器單元沒有發送新的命令，后者將在隨機暫停時間P之后恢復周期發送其標識符Id。
因此根據本發明的通信系統的操作方法允許詢問器單元和給定的應答器轉換，只要不發生另一個應答器中斷發送標識符的危險。
用于本發明的應答器是具有存儲器的應答器，該存儲器可以是讀和寫訪問或只用于讀范圍。因此有可能讀和/或寫包含在應答器微電路存儲器中的數據。
根據本發明的優選實施例，詢問器單元連續發送詢問信號，具有大約1瓦的功率和例如大約13.5MHz的頻率。
所用的應答器為本領域技術人員所熟知。
用于實現本發明的應答器至少具有接收和發送裝置、存儲器和有關的存儲器管理模塊。
根據變化的實施例，應答器可以由詢問器單元發送的詢問信號能量供電。然后它們用一個代碼發生器調制一部分接收信號以發送其識別信號。
根據另一個變化，應答器可以具有獨立的電源和產生其自己的識別信號。
應答器還可以利用兩個不同的天線發送和接收或只利用一個天線。單個天線還有可能通過調制反射率產生識別信號。
有利的是，應答器還具有計數裝置，以確定暫停時間P、監視狀態持續時間D1和D2和已識別應答器的監聽持續時間D。這些計數裝置可以包括劃分詢問器時鐘的電路或包括電阻和電容器的電路。
該詢問器單元也為本領域技術人員所熟知。
該詢問器單元包括用于來自應答器消息的放大器、提取微處理器中處理數據的電路和時鐘發生器。
圖4舉例說明根據本發明的詢問器單元執行操作的不同步驟。
詢問器單元連續發送已經先前表示的詢問信號INT。
第一步(4.1)包括在發送消息開始幀S之后識別應答器。
在收到此消息開始幀S之后，詢問器單元實現其詢問信號INT的改變M，它將解釋為用于暫停模式應答器的寂靜命令，但它對于發送過程中的應答器是透明的。
第二步(4.2)開始如果已識別的應答器必須執行特殊的操作OP。如果適用的話，詢問器單元實現詢問信號INT的新的改變M。
命令C接下來由詢問器單元發送，然后由已識別的應答器TR1解釋和執行。
詢問器單元然后等待來自應答器的答復R。如果另一個命令必須由此應答器TR1執行，詢問器單元實現其詢問信號INT的新的改變M并發送新的命令C用于新的通信周期(4.2)。
或者，詢問器單元返回到等待消息開始幀S的模式以便用另一個應答器重發識別操作。
圖5示意地說明根據本發明的應答器執行的不同操作。
根據優選實施例，應答器接收詢問信號INT，其通過調制轉換成在持續時間D1上周期發送的識別信號Id，具有隨機持續時間的暫停時間P。
第一步(5.1)組成詢問器單元識別的一個步驟。
圖6舉例說明應答器微電路發送信號的步驟。
識別信號的發送以消息開始幀S開始。此幀有利地由0值的字節構成，根據Miller原理編碼，即由8個連續的變化狀態的字節組成。此字節可能適用于信號、詢問器單元、開始發送消息。此字節之后是發送標識之前的侵犯碼，所述侵犯碼具有3比特的持續時間沒有狀態變化。
發送詢問信號INT中的改變M由詢問器單元在接收消息開始幀S期間命令的。修改M在接收和識別消息開始幀S之后盡可能快地發生。
此改變M對于發送過程的應答器是透明的，然而它被另一個應答器解釋為寂靜命令。
然后發送標識消息Id，之后是校驗和CRC和消息信息結束項F。消息信息結束項通常由根據采用的慣例的0或1的停止位構成。
第二步(5.2)以監聽狀態E開始，允許應答器接收來自詢問器單元的不同于詢問信號的命令。此監聽狀態E的特征在于微電路應答器的工作狀態但沒有信號發送。
如果在監聽狀態E期間沒有出現命令C，應答器將在隨機暫停時間P之后恢復周期發送其標識符Id。
在相反的情況(5.4)，由詢問器單元發送的命令C由應答器執行EXE。
根據應用，此命令包括口令的交換、到/從應答器微電路存儲器寫或讀信息，或裝載或修改包含在應答器微電路存儲器中的程序。
應答器接下來發送適當的答復R，然后返回到監聽模式E。
因此每當在應答器TR1的監聽狀態E期間出現命令C時，由給定的應答器執行多個操作。
并行的(5.5)中，暫停模式的應答器TRn在另一個應答器發送消息開始幀S時將獲得詢問信號INT中的第一個改變M并在持續時間D1內通過監視延遲發送其自己的標識符，持續時間D1等于標識符發送持續時間D1乘以隨機數N。
在檢測到來自給定應答器TR1的消息開始幀S之后，即在另一個應答器TRn的暫停期間P內，詢問信號INT的改變M出現幾微秒。
如果在另一個應答器TRn的監視持續時間D1期間出現信號的新的改變M，所述應答器將重新初始化計數其監視狀態，因此將在持續時間D2內延遲發送其標識符，持續時間D2等于持續時間D1加上執行操作OP的持續時間。
執行操作OP的持續時間相應于應答器微電路執行命令C的持續時間加上從應答器向詢問器單元發送答復R的持續時間。
每當必要時，在持續時間D2內重新開始延遲可以重復，以便在詢問器單元和給定應答器之間保持防碰撞信道打開。
權利要求
1.一種在一個詢問器單元和多個應答器(TRn)之間通信的系統，從而詢問器單元能夠檢測到從應答器(TR1)發送的開始(S)，然后改變(M)其詢問信號(INT)，以使另一個應答器(TRn)保持在監視狀態，從而寂靜的應答器(TRn)能夠將詢問信號(INT)的改變(M)解釋為延長的寂靜命令，已檢測的應答器(TR1)能夠繼續其發送而不管詢問信號(INT)的改變(M)，其特征在于，在識別已檢測的應答器(TR1)之后，詢問器單元一方面再次改變(M)其詢問信號(INT)以延長寂靜應答器(TRn)的監視狀態，另一方面向已識別的應答器(TR1)發送命令(C)，寂靜應答器(TRn)再次能夠將詢問信號(INT)的改變(M)解釋為延長的寂靜請求，和在于，在發送其標識符(Id)結束時，已檢測的應答器(TR1)進入給定持續時間(D)的監聽模式(E)，在該期間它能夠解釋和然后執行由詢問器單元發送的命令(C)。
2.根據權利要求1的通信系統，其特征在于每個應答器(TRn)具有時間計數裝置和根據接收詢問信號(INT)的改變(M)重新初始化時間計數裝置。
3.根據權利要求2的通信系統，其特征在于時間計數裝置能夠確定已檢測應答器(TR1)的監聽(E)的預定持續時間(D)，在該期間所述應答器(TR1)不發送信號。
4.根據權利要求1的通信系統，其特征在于在執行(EXE)命令(C)之后，已識別的應答器(TR1)在預定持續時間(D)內返回到監聽模式(E)以允許新的通信階段，詢問信號(INT)的新改變(M)重新初始化未識別應答器(TRn)的監視狀態，由詢問器單元發送的一個新命令(C)由已識別的應答器(TR1)解釋和執行。
5.根據權利要求1或4的通信系統，其特征在于已識別的應答器(TR1)在隨機暫停時間(P)之后恢復周期發送其標識符(Id)，在該情況下在監聽(E)的持續時間(D)期間沒有出現詢問信號的改變(M)。
6.根據前面任何一個權利要求的通信系統，其特征在于詢問信號的改變(M)包括發送連續發送詢問信號(INT)的靜音。
7.根據前面任何一個權利要求的通信系統，其特征在于詢問器單元發送的命令(C)包括由已識別應答器(TR1)讀和/或寫和/或執行的信息。
8.一種在一個詢問器單元和多個應答器(TRn)之間通信的方法，包括下列步驟a-由詢問器單元發送連續的詢問信號(INT)；b-由應答器(TR1)發送消息開始幀(S)；c-由詢問器單元(INT)檢測此幀(S)；d-詢問信號(INT)的改變(M)以使寂靜應答器(TRn)在持續時間D1內設置成監視狀態，以防止它們發送它們的識別信號；e-由詢問器單元閱讀標識消息(Id)；本方法其特征在于還具有下列步驟f-將已識別的應答器(TR1)設置成監聽模式(E)；g-詢問信號(INT)的改變(M)以使寂靜應答器(TRM)在持續時間D2內重新初始化成監視狀態，以防止它們發送它們的識別信號(Idn)；h-由詢問器單元(INT)發送命令(C)到已識別的應答器(TR1)；i-由已識別的應答器(TR1)執行(EXE)命令(C)；j-從應答器(TR1)發送答復(REP)。
9.根據權利要求8的通信方法，其特征在于它還包括多個補充步驟，這些補充步驟包括在步驟j之后已識別的應答器(TR1)返回到監聽模式，在一個環路實現操作g到j以對識別的應答器(TR1)執行多個操作。
10.根據權利要求8的通信方法，其特征在于持續時間D2等于持續時間D1加上執行操作(0P)的時間，持續時間D1相應于標識符發送持續時間(Di)乘以隨機數(N)。
全文摘要
本發明涉及一種在詢問器單元和多個應答器(TRn)之間通信的系統,從而所述詢問器單元能夠檢測到從應答器(TR1)傳輸的開始,并可以隨后以另一個應答器(TRn)保持在睡眠狀態方式改變(M)其詢問信號(INT)。該通信系統的特征在于一旦已經檢測到所檢測的應答器(TR1),則該詢問器單元重新改變(M)其詢問信號(INT),從而寂靜應答器(TRn)的睡眠狀態被延長,命令(C)發送到如此識別的應答器(TR1),從而如此檢測的應答器(TR1)在其解釋和執行所述命令(C)的固定時期(D)處于監聽位置(E)。本發明的系統允許在單個應答器上實現多個操作,同時將另一個應答器保持在寂靜狀態。
文檔編號G01S13/76GK1339135SQ9981649
公開日2002年3月6日 申請日期1999年12月21日 優先權日1999年1月22日
發明者M·恩里科 申請人:格姆普拉斯公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
