專利名稱：前置式rfid讀寫一體機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻識(shí)別RFID應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種可實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽讀寫、數(shù)據(jù)收集、處理、分類、打包，并具有控制信號(hào)輸出或接收信號(hào)輸入功能的RFID讀寫一體機(jī)。
背景技術(shù)：
麻省理工學(xué)院的自動(dòng)識(shí)別實(shí)驗(yàn)室提出要在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)?！拔锫?lián)網(wǎng)”其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識(shí)別RFID技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。
RFID是英文“Radio Frequency Identification”的縮寫，中文名稱為射頻識(shí)別，是非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種。最簡(jiǎn)單的RFID系統(tǒng)由標(biāo)簽Tag、解讀器Reader和天線Antenna三部分組成，在實(shí)際應(yīng)用中還需要其他硬件和軟件的支持。其工作原理并不復(fù)雜標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。因此，在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識(shí)別，進(jìn)而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明化”管理。
RFID在本質(zhì)上是物品標(biāo)識(shí)的手段，它被認(rèn)為將最終取代現(xiàn)今應(yīng)用非常廣泛的傳統(tǒng)條碼，成為物品標(biāo)識(shí)的最有效方式，它具有一些非常明顯的優(yōu)點(diǎn)1、讀取方便快捷。數(shù)據(jù)的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進(jìn)行。有效識(shí)別距離更大，采用自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，有效識(shí)別距離可達(dá)到30米以上；2、識(shí)別速度快。標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，解讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別；3、數(shù)據(jù)容量大。數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼(PDF417)最多也只能存儲(chǔ)2725個(gè)數(shù)字；若包含字母，存儲(chǔ)量則會(huì)更少；RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十K；4、使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣。無線電通信方式使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼；5、標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改。利用編程器可以向標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫入時(shí)間相比打印條形碼更少；6、更好的安全性。不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性；7、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信。標(biāo)簽以每秒50～100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以，只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。
所謂電子標(biāo)簽讀取器系指用于前端的資料采集模塊(從卷標(biāo)RFID-Tag讀取及寫入數(shù)據(jù))，并向后端數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件(如ERP、CRM、WMS、EPC、醫(yī)院MIS等)提供數(shù)據(jù)。目前的電子標(biāo)簽讀取器已經(jīng)具備現(xiàn)階段的RFID系統(tǒng)應(yīng)用，能夠完成電子標(biāo)簽的讀寫，并通過RS-232/RS-484/RJ45等通訊端口向計(jì)算機(jī)提交數(shù)據(jù)及按照計(jì)算機(jī)的指令寫入數(shù)據(jù)。普通的RFID讀寫器在工作過程中產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)被傳送到后端系統(tǒng)進(jìn)行處理，當(dāng)這些數(shù)據(jù)量巨大時(shí)，將大大加重后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，降低其處理效率，對(duì)后端資源造成了極大的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中RFID讀寫器將工作中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)傳送到后端系統(tǒng)進(jìn)行處理，從而導(dǎo)致后端系統(tǒng)負(fù)擔(dān)重、效率低的問題，提供了一種新型的前置式RFID讀寫一體機(jī)，它把原來在后端系統(tǒng)運(yùn)行的中間件的一部分功能，如RFID edge中間件功能集成到讀寫機(jī)中，然后將處理后的數(shù)據(jù)提供給后端系統(tǒng)，從而減輕了后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高其利用效率。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種前置式RFID讀寫一體機(jī)，其包括天線，接收或發(fā)送射頻信號(hào)；射頻模塊，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)有針對(duì)射頻模塊接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理而設(shè)置的數(shù)據(jù)；處理器，執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的針對(duì)射頻模塊接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理而設(shè)置的數(shù)據(jù)，使得所述的RFID讀寫一體機(jī)將接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)在傳送到后端系統(tǒng)之前完成一部分預(yù)處理功能，以減輕后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)；以及通信接口，與后端系統(tǒng)和外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，在所述處理器中包含有對(duì)接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的中間件單元，在所述中間件單元中包含有標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理單元，對(duì)接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并將處理后的標(biāo)簽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫中；中間件應(yīng)用程序接口單元與后端系統(tǒng)建立通訊，通過任務(wù)管理器將外部應(yīng)用程序定制的任務(wù)轉(zhuǎn)換為查詢信息，寫入任務(wù)進(jìn)度表，進(jìn)而對(duì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫進(jìn)行SQL查詢。處理器中的讀寫控制模塊根據(jù)后端系統(tǒng)或外圍設(shè)備輸入的配置命令對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀寫控制；在標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫中沒有存儲(chǔ)待查詢的標(biāo)簽信息時(shí)，所述任務(wù)管理器向讀寫控制模塊發(fā)送搜索請(qǐng)求，進(jìn)而讀取新的標(biāo)簽信息。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的又進(jìn)一步限定，所述讀寫一體機(jī)的天線單元使用了由UHF頻段的微嵌板和HF頻段的線圈組成的平面幾何體，這兩部分通過兩根獨(dú)立的射頻電纜連接到讀寫一體機(jī)上。處理器中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器根據(jù)讀取標(biāo)簽的類型不同啟動(dòng)相應(yīng)頻段的射頻模塊，在讀寫控制模塊發(fā)出讀取信息的命令后，讀寫一體機(jī)開始搜索讀取范圍內(nèi)的標(biāo)簽；處理器中的協(xié)議模塊根據(jù)標(biāo)簽協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同，提取有效數(shù)據(jù)輸出到所述的標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理單元中，以對(duì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、打包、篩選和事件匯集等預(yù)處理工作。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的再進(jìn)一步限定，所述讀寫一體機(jī)上電啟動(dòng)后，處理器自動(dòng)運(yùn)行應(yīng)用程序，讀配置文件對(duì)讀寫器進(jìn)行配置，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)射頻模塊讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，若讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾處理；判斷網(wǎng)絡(luò)通訊是否成功，若網(wǎng)絡(luò)通，通過網(wǎng)絡(luò)向后臺(tái)服務(wù)器發(fā)送處理后的數(shù)據(jù)，若網(wǎng)絡(luò)不通，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地存儲(chǔ)器中。另外，所述讀寫一體機(jī)在上電工作后，建立與服務(wù)器進(jìn)行通訊的線程，在與服務(wù)器連接成功時(shí)，向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)庫剩余的數(shù)據(jù)，并將服務(wù)器中新的配置參數(shù)存儲(chǔ)到配置文件中。所述配置文件中包含有對(duì)兩個(gè)頻段的射頻模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的配置參數(shù)信息，根據(jù)外界環(huán)境的不同通過服務(wù)器改變配置參數(shù)，進(jìn)而控制讀寫一體機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)頻段的射頻模塊同時(shí)啟動(dòng)或分時(shí)輪流啟動(dòng)，以讀取不同頻段的標(biāo)簽數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機(jī)把原來在后端系統(tǒng)運(yùn)行的中間件的一部分功能集成到讀寫機(jī)中，對(duì)讀取到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、打包、篩選和事件匯集等預(yù)處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)提供給后端系統(tǒng)，從而減輕了后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高了其利用效率。


圖1是本發(fā)明前置式RFID讀寫一體機(jī)的總體結(jié)構(gòu)框圖；圖2是前置式RFID讀寫一體機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖3是前置式RFID讀寫一體機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)框圖；圖4是前置式RFID讀寫一體機(jī)的查詢鏈路邏輯架構(gòu)圖；
圖5是前置式RFID讀寫一體機(jī)的查詢鏈路具體工作流程圖；圖6是前置式RFID讀寫一體機(jī)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機(jī)結(jié)合商業(yè)流通和物流行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，通過射頻技術(shù)、天線設(shè)計(jì)技術(shù)、中間件技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、linux、以及嵌入式CPU等嵌入式軟硬件開發(fā)和集成，適用各個(gè)頻段和協(xié)議，與后端服務(wù)器的接口兼容各種標(biāo)準(zhǔn)，適用性強(qiáng)。
本發(fā)明的前置機(jī)是集成嵌入式系統(tǒng)、外圍驅(qū)動(dòng)、RFID edge中間件和射頻模塊的高級(jí)數(shù)字設(shè)備，起到預(yù)處理或者接入緩沖作用。前置機(jī)主要實(shí)現(xiàn)自助服務(wù)功能，同時(shí)與服務(wù)器之間交換數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤日志的記錄等，并完成對(duì)公共數(shù)據(jù)的添加、過濾、剝離和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，前置機(jī)就是數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)的渠道和橋梁。
RFID edge中間件集成在前置機(jī)中是前置機(jī)重要組成部分，是RFID標(biāo)簽和應(yīng)用程序之間的中介角色，是服務(wù)器系統(tǒng)中間件的一部分，由一組通用的應(yīng)用程序接口API組成。主要負(fù)責(zé)對(duì)前置機(jī)接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾和剝離。這樣，即使存儲(chǔ)RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其他軟件取代，或者讀寫器種類增加等情況發(fā)生時(shí)，前置機(jī)不需修改也能處理，省去多對(duì)多連接的維護(hù)復(fù)雜性問題。
普通的RFID讀寫器在工作過程中產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將會(huì)被傳送到后端系統(tǒng)進(jìn)行處理，當(dāng)這些數(shù)據(jù)量巨大時(shí)，這大大加重了后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，降低了其效率，對(duì)后端資源造成了極大的浪費(fèi)。前置式RFID讀寫一體機(jī)把本應(yīng)在后端系統(tǒng)運(yùn)行的中間件的一部分功能，如RFID edge中間件功能集成到讀寫機(jī)中，然后將經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)提供給后端系統(tǒng)，從而減輕了后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高了其利用效率。
本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機(jī)提供了一個(gè)獨(dú)特的參考平臺(tái)，可讀取EPC中心研制的符合13.56MHz(HF)和902-928MHz(UHF)頻段規(guī)范的EPC標(biāo)簽。它的硬件體系包括一個(gè)對(duì)每個(gè)頻段都通用的模擬變頻器，并附有無線電軟件結(jié)構(gòu)，以便輕松的適應(yīng)新的頻率和協(xié)議。讀寫機(jī)的組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)允許輕松擴(kuò)展，同時(shí)通過嵌入式支持SQL查詢的數(shù)據(jù)庫引擎，提供包括網(wǎng)絡(luò)可配置性、固件動(dòng)態(tài)刷新和一個(gè)TCP/IP讀寫器接口等多種特性在內(nèi)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)性能，這種設(shè)計(jì)為快速配置和內(nèi)置升級(jí)路徑提供了出色的可擴(kuò)展性和柔性。
讀寫器的設(shè)計(jì)目的是與符合EPCglobal規(guī)范的RFID標(biāo)簽進(jìn)行通訊，使得讀寫器與被動(dòng)標(biāo)簽、半被動(dòng)反向散射標(biāo)簽和主動(dòng)標(biāo)簽之間可相互操作，其設(shè)計(jì)要素包括天線單元、射頻模塊、linux平臺(tái)和嵌入式CPU模塊。其中，天線單元使用了由UHF頻段的微嵌板和HF頻段的線圈組成的平面幾何體，這兩部分通過兩根獨(dú)立的射頻電纜連到讀寫器上，可支持多頻段的標(biāo)簽數(shù)據(jù)。在射頻模塊中提供了HF和UHF信號(hào)鏈路兩個(gè)獨(dú)立的頻段模塊，兩個(gè)板上的傳輸信號(hào)都是通過可編程邏輯振蕩器(PLO)模塊產(chǎn)生并且由來自嵌入式CPU的控制線調(diào)節(jié)。接收到的信號(hào)使用IQ解調(diào)成兩個(gè)信號(hào)混合到基波。每個(gè)頻道都被數(shù)字化成一個(gè)獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器信道并送交嵌入式CPU進(jìn)行解調(diào)。讀寫器所支持頻率的數(shù)量可以通過在讀寫器的設(shè)計(jì)中添加更多的硬件模塊來擴(kuò)展。采用Linux開發(fā)操作系統(tǒng)平臺(tái)，Linux的網(wǎng)絡(luò)堆棧十分迅速并且與包括IP、TCP、UDP、HTTP和其他協(xié)議在內(nèi)的所有的標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議相兼容。Linux的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)使得連到嵌入式CPU的共享存儲(chǔ)器的快速并行接口可以對(duì)嵌入式CPU固件進(jìn)行通訊和載入操作。這些特征使快速嵌入式CPU解決底層的強(qiáng)大計(jì)算協(xié)議和標(biāo)簽處理時(shí)“分配勞動(dòng)”成為可能；當(dāng)Linux運(yùn)行在較低的頻率時(shí)，在需要時(shí)收集數(shù)據(jù)、開始標(biāo)簽識(shí)讀和提供網(wǎng)絡(luò)層的標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫信息。除了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，Linux還支持能夠進(jìn)行基于HTML標(biāo)簽識(shí)讀器的查詢和配置接口的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。查詢接口能使用戶使用文后所述的識(shí)讀器查詢語言進(jìn)行查詢；基于網(wǎng)絡(luò)的配置系統(tǒng)可以讓用戶配置網(wǎng)絡(luò)和讀寫器的射頻環(huán)境。嵌入式CPU模塊負(fù)責(zé)讀寫器中的實(shí)時(shí)信號(hào)處理任務(wù)，這個(gè)模塊接收和發(fā)送數(shù)字信號(hào)給頻段模塊進(jìn)行發(fā)給和來自標(biāo)簽數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)。
本發(fā)明的RFID讀寫器由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分包括一個(gè)以嵌入式MPU為內(nèi)核的硬件平臺(tái)和一些常用外設(shè)，MPU支持ARM等32位主流嵌入式處理芯片，而外設(shè)由一些可裁剪的模塊如顯示屏、鍵盤、等組成。軟件部分又分為系統(tǒng)層、中間層和應(yīng)用層三部分。系統(tǒng)層采用嵌入式Linux，符合POSIX標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的操作系統(tǒng)，通過系統(tǒng)裁剪和針對(duì)部分適合CPU系統(tǒng)移植，形成專用的嵌入式操作系統(tǒng)。中間層包括通用中間件和標(biāo)簽識(shí)別中間件，其中，通用中間件負(fù)責(zé)系統(tǒng)本身的功能處理；標(biāo)簽識(shí)別中間件負(fù)責(zé)處理有關(guān)標(biāo)簽的讀寫功能。應(yīng)用層根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況確定，可以由第三方軟件商在中間件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，以滿足行業(yè)客戶的實(shí)際需求。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)參見圖1所示。
本發(fā)明的嵌入式操作系統(tǒng)是在開放的linux嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上裁剪出來的，是針對(duì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的需求而設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，它由一個(gè)支持多任務(wù)的、搶占式任務(wù)調(diào)度的微內(nèi)核和一些可以根據(jù)需要進(jìn)行定制的系統(tǒng)模塊組成，是真正的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。該嵌入式操作系統(tǒng)的核心實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程間通訊、線程調(diào)度、中斷入口、內(nèi)存管理、電源管理、系統(tǒng)時(shí)鐘等低層功能，但大小為20KB左右，即便加上其它必要的模塊，所占用的空間也很小，且不失其實(shí)時(shí)、多任務(wù)的系統(tǒng)特征。經(jīng)過剪裁等處理后，適用本讀寫器的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見圖2所示。
圖2中，文件系統(tǒng)支持ROM、RAM、Flash、電子硬盤和存儲(chǔ)卡等多種數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)媒質(zhì)和存儲(chǔ)方法，還支持多種文件存儲(chǔ)和壓縮存儲(chǔ)格式。該系統(tǒng)的窗口圖形系統(tǒng)是一個(gè)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，基于消息驅(qū)動(dòng)的圖形用戶接口系統(tǒng)。窗口系統(tǒng)提供各種常用窗口API函數(shù)、消息和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使應(yīng)用軟件的開發(fā)和移植工作更容易和簡(jiǎn)便。
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口分為“字符設(shè)備”和“圖形設(shè)備”兩大類，相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序也分為“字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序”和“圖形設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序”兩類。它支持條碼閱讀器、鍵盤等設(shè)備，而且還支持串口、并口、遠(yuǎn)紅外線收發(fā)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊接口設(shè)備，并且按照“字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口規(guī)范”和“圖形設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口規(guī)范”中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口可以編寫用戶自定制設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
網(wǎng)絡(luò)模塊按照各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和分層結(jié)構(gòu)支持TCP/IP協(xié)議族和WAP協(xié)議族，支持的協(xié)議包括TCP、UDP、IP、PPP、WDP、WTP、WSP和WTSL等。網(wǎng)絡(luò)模塊還支持多種MAC訪問來滿足不同網(wǎng)絡(luò)連接方式，還向應(yīng)用層提供SOCKET開發(fā)接口來滿足開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需要。
本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)參見圖3所示。驅(qū)動(dòng)射頻模塊讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)。對(duì)獲得的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，除去錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，并取得有效ID。對(duì)有效的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理，并將處理結(jié)果通過LCD顯示器進(jìn)行輸出顯示。實(shí)時(shí)判斷讀寫器與后端服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)連接成功時(shí)，讀取遠(yuǎn)程參數(shù)配置信息，并將處理后的標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器中；若讀寫器處于脫機(jī)工作狀態(tài)，則將處理后的標(biāo)簽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫中，在讀寫器與后臺(tái)服務(wù)器建立連接后再將本地?cái)?shù)據(jù)庫中的標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中。通過數(shù)據(jù)處理前移，將服務(wù)器的負(fù)擔(dān)減少到最低。
讀寫器查詢鏈路的邏輯架構(gòu)參見圖4所示。標(biāo)簽識(shí)讀是由專門客戶端軟件或與已連接到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的用戶進(jìn)行初始化，協(xié)議是通過標(biāo)準(zhǔn)的因特網(wǎng)TCP流連接所攜帶的像SQL一樣的語言。設(shè)備驅(qū)動(dòng)器封裝有HF和UHF兩個(gè)頻段，根據(jù)讀取標(biāo)簽的類型不同啟動(dòng)相應(yīng)頻段的射頻模塊，在讀寫控制模塊發(fā)出讀取信息的命令后，讀寫一體機(jī)開始搜索讀取范圍內(nèi)的標(biāo)簽。由于不同頻段的標(biāo)簽遵循的協(xié)議不一樣，甚至同一頻段的標(biāo)簽也有可能遵循不同協(xié)議，這由相應(yīng)的協(xié)議模塊來完成處理，發(fā)送出有效的命令信息或者將接收的數(shù)據(jù)提取為可識(shí)別的有效信息輸出到標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理單元EMS中。EMS用于讀取讀寫器或傳感器中的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑、協(xié)同和轉(zhuǎn)發(fā)，將處理后的數(shù)據(jù)寫入標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫。標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫是內(nèi)置在讀寫器中的一個(gè)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫，為了滿足信息在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸速度而設(shè)立，它提供與數(shù)據(jù)庫相同的數(shù)據(jù)接口，但訪問速度比數(shù)據(jù)庫快得多。
應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)接口與讀寫器建立通訊，可向讀寫器發(fā)出命令，讀寫器接收到命令后調(diào)用自身的相應(yīng)命令發(fā)送給讀寫控制模塊。讀寫控制模塊對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀寫控制。
應(yīng)用程序需要查詢標(biāo)簽信息時(shí)會(huì)調(diào)用相應(yīng)的中間件的API，然后任務(wù)管理器TMS將外部應(yīng)用程序定制的任務(wù)轉(zhuǎn)換為查詢信息，寫入任務(wù)進(jìn)度表，對(duì)閱讀器內(nèi)置的標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫進(jìn)行SQL查詢。當(dāng)接收到標(biāo)簽響應(yīng)信號(hào)時(shí)，協(xié)議模塊把這些數(shù)據(jù)傳送給EMS模塊，EMS模塊對(duì)讀取的標(biāo)簽信息進(jìn)行平滑、協(xié)同和轉(zhuǎn)發(fā)，將處理后的數(shù)據(jù)寫入在讀寫控制器上運(yùn)行的所有協(xié)議模塊所共享的標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫中。完成搜索之后，SQL服務(wù)器從標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫中讀取內(nèi)容。標(biāo)簽識(shí)讀結(jié)果會(huì)被核對(duì)并打包成SQL格式的答復(fù)信號(hào)返回到客戶端。若在標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫中沒有存儲(chǔ)待查詢的標(biāo)簽信息時(shí)，所述任務(wù)管理器向讀寫控制模塊發(fā)送搜索請(qǐng)求，進(jìn)而讀取新的標(biāo)簽信息。
查詢鏈路具體的工作流程參見圖5所示。讀寫一體機(jī)上電啟動(dòng)后自動(dòng)運(yùn)行應(yīng)用程序，讀配置文件對(duì)讀寫器進(jìn)行配置，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)射頻模塊讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)。若讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾處理。判斷網(wǎng)絡(luò)通訊是否成功，若網(wǎng)絡(luò)通，通過網(wǎng)絡(luò)向后臺(tái)服務(wù)器發(fā)送處理后的數(shù)據(jù)，若網(wǎng)絡(luò)不通，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地存儲(chǔ)器中。另外，所述讀寫一體機(jī)在上電工作后，建立與服務(wù)器進(jìn)行通訊的線程，在與服務(wù)器連接成功時(shí)，向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)庫剩余的數(shù)據(jù)，并將服務(wù)器中新的配置參數(shù)存儲(chǔ)到配置文件中。所述配置文件中包含有對(duì)兩個(gè)頻段的射頻模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的配置參數(shù)信息，用戶可根據(jù)外界環(huán)境的不同通過服務(wù)器改變配置參數(shù)，進(jìn)而控制讀寫一體機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)頻段的射頻模塊同時(shí)啟動(dòng)或分時(shí)輪流啟動(dòng)，以讀取不同頻段的標(biāo)簽數(shù)據(jù)。新的連接建立完畢以后將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)設(shè)置為“網(wǎng)絡(luò)通”。
在對(duì)讀寫器軟件系統(tǒng)功能進(jìn)行抽象概括的基礎(chǔ)上，為支持額外增加的協(xié)議而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的改動(dòng)對(duì)于協(xié)議組件和它們的驅(qū)動(dòng)設(shè)備來說是極其有限的。在客戶層，提供給用戶或軟件基礎(chǔ)設(shè)施更多的以新協(xié)議為目的的選擇，但網(wǎng)絡(luò)接口仍保持不變。與之相似的，在Linux層，處理了新的協(xié)議，但是基本的軟件結(jié)構(gòu)保持不變。標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫通過協(xié)議ID字段特別的標(biāo)簽記錄與特別的協(xié)議相連。查詢服務(wù)器按用戶要求完成具體標(biāo)簽的協(xié)議ID與客戶之間的通訊。
Linux支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供給讀寫器配置安裝的接口。使用標(biāo)準(zhǔn)的HTML頁和表格，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器報(bào)告狀態(tài)和允許的參數(shù)配置，包括電源層和像IP地址這樣的網(wǎng)絡(luò)配置。
嵌入式CPU到硬件之間的接口可以抽象成一套設(shè)備驅(qū)動(dòng)器，如圖6所示，設(shè)備驅(qū)動(dòng)器把上層固件和協(xié)議模塊與底層硬件接口區(qū)分開。每個(gè)RF模塊的發(fā)送(TX)和接收(RX)鏈路以及其他的硬件功能(像LED前面板顯示的那樣)都由設(shè)備驅(qū)動(dòng)器提供。
設(shè)備驅(qū)動(dòng)器把對(duì)設(shè)備的功能命令轉(zhuǎn)換成硬件操作來執(zhí)行所要求的功能。設(shè)備驅(qū)動(dòng)器通過管理片上嵌入式CPU外圍電路(如，串行端口和DMA控制器)和外部硬件設(shè)備低層零件將硬件接口抽象出來。RF設(shè)備驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供以不依賴某種協(xié)議的方式訪問硬件，以便使硬件所支持的全部協(xié)議模塊可以在一小部分設(shè)備驅(qū)動(dòng)器上運(yùn)行。設(shè)備驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用程序接口(API)由一系列用于從設(shè)備寫或讀數(shù)據(jù)或構(gòu)造設(shè)備參數(shù)的C語言呼叫功能組成。API與POSIX文件I/O接口極其相似，也對(duì)這些過程使用寫、讀和ioctl功能。設(shè)備驅(qū)動(dòng)器通過“打開(open)”命令激活并且用“關(guān)閉(Close)”命令將其釋放。因?yàn)椴煌脑O(shè)備一起分享硬件資源(例如，HF和UHF TX設(shè)備通過相同的硬件串行端口發(fā)送數(shù)據(jù))，因此某種形式的資源管理是必要的。在這個(gè)系統(tǒng)中，為了使高層固件管理資源避免發(fā)生碰撞，一般說來，通過一次僅激活一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器來完成。對(duì)于多個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器必須同時(shí)被激活的情況，由于工作場(chǎng)內(nèi)的所有標(biāo)簽同時(shí)響應(yīng)、引起碰撞，因此，有必要進(jìn)行一個(gè)反碰撞的搜索(AC搜索)，通過系統(tǒng)的使用Ping和Masked Scroll命令每次可僅使某幾個(gè)標(biāo)簽響應(yīng)。
數(shù)據(jù)處理是本發(fā)明RFID讀寫一體機(jī)的最重要功能，RFID中間件具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對(duì)象信息傳到企業(yè)后端的應(yīng)用系統(tǒng)。各種能滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換需求的中間件是建立一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)需要具備關(guān)鍵之一。本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機(jī)采用一體化集成，可獨(dú)立脫機(jī)運(yùn)行、運(yùn)算處理讀寫的數(shù)據(jù)及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，降低后端系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理作業(yè)量，并且支持裝載其他管理軟件，可直接替代一臺(tái)計(jì)算機(jī)。
當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種前置式RFID讀寫一體機(jī)，其包括天線，接收或發(fā)送射頻信號(hào)；射頻模塊，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，對(duì)待發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)有針對(duì)射頻模塊接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理而設(shè)置的數(shù)據(jù)；處理器，執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的針對(duì)射頻模塊接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理而設(shè)置的數(shù)據(jù)，使得所述的RFID讀寫一體機(jī)將接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)在傳送到后端系統(tǒng)之前完成一部分預(yù)處理功能，以減輕后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)；以及通信接口，與后端系統(tǒng)和外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前置式RFID讀寫一體機(jī)，其特征在于在所述處理器中包含有對(duì)接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的中間件單元，在所述中間件單元中包含有標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理單元，對(duì)接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并將處理后的標(biāo)簽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫中；中間件應(yīng)用程序接口單元與后端系統(tǒng)建立通訊，通過任務(wù)管理器將外部應(yīng)用程序定制的任務(wù)轉(zhuǎn)換為查詢信息，寫入任務(wù)進(jìn)度表，進(jìn)而對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行SQL查詢，讀出標(biāo)簽信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前置式RFID讀寫一體機(jī)，其特征在于在所述處理器中包含有讀寫控制模塊，根據(jù)后端系統(tǒng)或外圍設(shè)備輸入的配置命令對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀寫控制；在標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫中沒有存儲(chǔ)待查詢的標(biāo)簽信息時(shí)，所述任務(wù)管理器向讀寫控制模塊發(fā)送搜索請(qǐng)求，進(jìn)而讀取新的標(biāo)簽信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的前置式RFID讀寫一體機(jī)，其特征在于所述讀寫一體機(jī)的天線單元使用了由UHF頻段的微嵌板和HF頻段的線圈組成的平面幾何體，這兩部分通過兩根獨(dú)立的射頻電纜與讀寫一體機(jī)整合為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的前置式RFID讀寫一體機(jī)，其特征在于在所述處理器中包含有設(shè)備驅(qū)動(dòng)器，根據(jù)讀取標(biāo)簽的類型不同啟動(dòng)相應(yīng)頻段的射頻模塊；當(dāng)讀寫控制模塊發(fā)出讀取信息的命令后，讀寫一體機(jī)開始搜索讀取范圍內(nèi)的標(biāo)簽；處理器中的協(xié)議模塊根據(jù)標(biāo)簽協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同，提取有效數(shù)據(jù)輸出到所述的標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理單元中，以對(duì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的前置式RFID讀寫一體機(jī)，其特征在于所述標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理單元對(duì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行的預(yù)處理工作包括分類、打包、篩選和事件匯集。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的前置式RFID讀寫一體機(jī)，其特征在于所述讀寫一體機(jī)上電啟動(dòng)后，處理器自動(dòng)運(yùn)行應(yīng)用程序，讀配置文件對(duì)讀寫器進(jìn)行配置，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)射頻模塊讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，若讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾處理；判斷網(wǎng)絡(luò)通訊是否成功，若網(wǎng)絡(luò)通，通過網(wǎng)絡(luò)向后臺(tái)服務(wù)器發(fā)送處理后的數(shù)據(jù)，若網(wǎng)絡(luò)不通，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地存儲(chǔ)器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的前置式RFID讀寫一體機(jī)，其特征在于所述讀寫一體機(jī)在上電工作后，建立與服務(wù)器進(jìn)行通訊的線程，在與服務(wù)器連接成功時(shí)，向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)庫剩余的數(shù)據(jù)，并將服務(wù)器中新的配置參數(shù)存儲(chǔ)到配置文件中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的前置式RFID讀寫一體機(jī)，其特征在于所述讀寫一體機(jī)根據(jù)外界環(huán)境的不同驅(qū)動(dòng)兩個(gè)頻段的射頻模塊同時(shí)啟動(dòng)或分時(shí)輪流啟動(dòng)，讀取不同頻段的標(biāo)簽數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種前置式RFID讀寫一體機(jī)，包括接收或發(fā)送射頻信號(hào)的天線；對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)的射頻模塊；存儲(chǔ)對(duì)射頻模塊接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行前置預(yù)處理而設(shè)置數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器；執(zhí)行所述前置預(yù)處理程序的處理器，使得所述的RFID讀寫一體機(jī)將接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)在傳送到后端系統(tǒng)之前完成一部分預(yù)處理功能，以減輕后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)；以及與后端系統(tǒng)和外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的通信接口單元。本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機(jī)把本應(yīng)在后端系統(tǒng)運(yùn)行的中間件的一部分功能集成到讀寫機(jī)中，對(duì)讀取到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、打包、篩選和事件匯集等預(yù)處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)提供給后端系統(tǒng)，從而減輕了后端系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高了其利用效率。
文檔編號(hào)G06K17/00GK1885303SQ20061004533
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月4日
發(fā)明者丁香乾, 張?jiān)浦? 石碩, 楊寧, 王魯升, 李謙, 田美花, 馬琳濤, 宮會(huì)麗, 侯瑞春, 姜兆寧, 劉挺 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)