專利名稱：：一種基于Zigbee組網(wǎng)的RFID無線閱讀器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用Zigbee技術(shù)對(duì)RFID閱讀器進(jìn)行組網(wǎng)的解決方案和該網(wǎng)絡(luò)的工作方案，本發(fā)明將提出網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通信，主控Zigbee設(shè)備和PC機(jī)通信，普通Zigbee設(shè)備和閱讀器通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案。
背景技術(shù)：
：RFID(RadioFrequencyIdentification)技術(shù)是20世紀(jì)90年代興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，RFID系統(tǒng)以其突出的優(yōu)點(diǎn)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著其廣泛的應(yīng)用，大量的閱讀器被部署，但是現(xiàn)在的RFID閱讀器大都基于現(xiàn)有的有線或無線的網(wǎng)絡(luò)，采集標(biāo)簽數(shù)據(jù)。閱讀器如何能不依賴基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，而臨時(shí)快速的組網(wǎng)，自動(dòng)的把數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器以滿足短期快速的應(yīng)用需求，目前國(guó)際國(guó)內(nèi)還沒有針對(duì)上述問題的閱讀器臨時(shí)快速組網(wǎng)方案，因此制定統(tǒng)一的解決方案是必要的。Zigbee技術(shù)是一種短距離無線通信技術(shù)，具有省電，可靠，廉價(jià)，網(wǎng)絡(luò)容量大，傳輸速率低的特點(diǎn)，特別適合數(shù)據(jù)吞吐量小、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資少、不便頻繁更換電池或充電的場(chǎng)合，而RFID閱讀器網(wǎng)絡(luò)恰好符合上述的描述，所以Zigbee技術(shù)可以作為RFID閱讀器組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)支持手段。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于通過Zigbee技術(shù)組建RFID無線閱讀器網(wǎng)絡(luò)，使得標(biāo)簽數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)發(fā)最終發(fā)送給用戶，并且網(wǎng)絡(luò)具有一定的強(qiáng)壯性以保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠。本發(fā)明的技術(shù)方案是由PC機(jī)和與之通過串口連接的主控Zigbee設(shè)備組成主控節(jié)點(diǎn)，由閱讀器和與之通過串口連接的普通Zigbee設(shè)備組成普通節(jié)點(diǎn)。閱讀器采集到標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，首先把數(shù)據(jù)發(fā)送給與之連接的普通Zigbee設(shè)備，普通Zigbee設(shè)備再把該數(shù)據(jù)通過多跳Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給主控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)。主控節(jié)點(diǎn)要把閱讀器的參數(shù)配置命令通過與普通Zigbee設(shè)備間的通信發(fā)送給閱讀器。該方案主要包括各個(gè)普通Zigbee設(shè)備與主控Zigbee設(shè)備通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案，普通Zigbee設(shè)備與閱讀器通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案，主控Zigbee設(shè)備與PC機(jī)通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)閱讀器臨時(shí)快速組網(wǎng)的應(yīng)用需求提出了標(biāo)準(zhǔn)化方案，使得閱讀器可以隨時(shí)隨地組網(wǎng)把標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶，從而擴(kuò)展了RFID技術(shù)的應(yīng)用。圖1是Zigbee組網(wǎng)的RFID無線閱讀器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成框圖。圖2是普通Zigbee設(shè)備與閱讀器通信示意圖。圖3是主控Zigbee設(shè)備與PC機(jī)通信示意圖。具體實(shí)施例方式如圖1所示，該RFID無線閱讀器網(wǎng)絡(luò)中包含1個(gè)主控節(jié)點(diǎn)和5個(gè)普通節(jié)點(diǎn)。其中主控Zigbee設(shè)備主要負(fù)責(zé)組建網(wǎng)絡(luò)，接收普通節(jié)點(diǎn)采集的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，給普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令。PC機(jī)上運(yùn)行著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的管理軟件，主要負(fù)責(zé)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)的管理，閱讀器負(fù)責(zé)采集閱讀場(chǎng)內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，普通Zigbee設(shè)備負(fù)責(zé)把標(biāo)簽數(shù)據(jù)利用Zigbee多跳網(wǎng)絡(luò)傳送到主控Zigbee設(shè)備以及接收主控節(jié)點(diǎn)發(fā)布的命令并傳送給閱讀器。網(wǎng)絡(luò)工作過程如下打開所有的設(shè)備，Zigbee設(shè)備將組建Zigbee網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)普通Zigbee設(shè)備在成功加入網(wǎng)絡(luò)后將會(huì)發(fā)送閱讀器信息幀給主控節(jié)點(diǎn)，主控節(jié)點(diǎn)把該信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，建立閱讀器編號(hào)和Zigbee設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)閱讀器采集到標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，該數(shù)據(jù)首先被傳送給與閱讀器相連接的Zigbee設(shè)備，Zigbee設(shè)備再把數(shù)據(jù)通過多跳網(wǎng)絡(luò)最終傳送到主控節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，然后主控Zigbee設(shè)備發(fā)送ACK通知發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)，如果普通節(jié)點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到ACK則其會(huì)選擇重發(fā)，如果其連續(xù)三次發(fā)送后都沒有收到ACK則它會(huì)認(rèn)為該鏈路失效，開始路由修復(fù)過程。主控節(jié)點(diǎn)對(duì)普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令的過程是主控節(jié)點(diǎn)首先要根據(jù)閱讀器的編號(hào)查找該節(jié)點(diǎn)Zigbee設(shè)備的M絡(luò)地址，然后利用這個(gè)地址通過多跳路由把命令傳送到目的Zigbee設(shè)備，Zigbee設(shè)備再把命令傳送給與之連接的閱讀器，最后Zigbee設(shè)備發(fā)送ACK通知主控節(jié)點(diǎn)已經(jīng)收到命令。根據(jù)以上的工作過程普通Zigbee設(shè)備與閱讀器通信協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸遵循RS232異步串行通信格式，通信是雙向的。(1)閱讀器到普通Zigbee設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸格式起始位+標(biāo)簽數(shù)據(jù)+奇偶校驗(yàn)位+停止位；(2)普通Zigbee設(shè)備到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸格式起始位+參數(shù)配置命令+奇偶校驗(yàn)位+停止位；其中參數(shù)配置命令由標(biāo)志位和參數(shù)值組成。標(biāo)志位和參數(shù)名稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表表1參數(shù)配置命令的標(biāo)志位定義<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>主控Zigbee設(shè)備與PC機(jī)通信協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸遵循RS232異步串行通信格式，通信是雙向的。(1)PC機(jī)到主控Zigbee設(shè)備的命令傳輸格式起始位+參數(shù)配置命令+奇偶校驗(yàn)位+停止位；參數(shù)配置命令結(jié)構(gòu)見表2，命令標(biāo)識(shí)符定義見表3。單播目的地址只有在單播命令時(shí)才存在。參數(shù)類型的定義參照表1。表2參數(shù)配置命令結(jié)構(gòu)表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(2)主控Zigbee設(shè)備到PC機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸格式起始位+數(shù)據(jù)+奇偶校驗(yàn)位+停止位；數(shù)據(jù)分為閱讀器信息數(shù)據(jù)，標(biāo)簽數(shù)據(jù)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度區(qū)分其類型。閱讀器信息數(shù)據(jù)格式如下表4閱讀器信息數(shù)據(jù)格式標(biāo)簽數(shù)據(jù)格式如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5標(biāo)簽數(shù)據(jù)格式<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>普通Zigbee設(shè)備與主控Zigbee設(shè)備通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案Zigbee設(shè)備之間的通信方式遵循Zigbee協(xié)議，數(shù)據(jù)的格式為Zigbee幀頭+數(shù)據(jù)；整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信中涉及四種數(shù)據(jù)幀閱讀器信息，標(biāo)簽數(shù)據(jù)幀，參數(shù)配置數(shù)據(jù)，ACK。各個(gè)幀的載荷見下表。標(biāo)識(shí)符和參數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系參照表1。表6閱讀器信息幀載荷字節(jié)1閱讀器編號(hào)表7標(biāo)簽數(shù)據(jù)幀載荷可變標(biāo)簽ID號(hào)表8參數(shù)配置幀載荷字節(jié)1可變標(biāo)識(shí)符參數(shù)值權(quán)利要求1、一種基于Zigbee組網(wǎng)的RFID無線閱讀器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)包括主控節(jié)點(diǎn)，即PC機(jī)和與之通過串口連接的主控Zigbee設(shè)備；以及普通節(jié)點(diǎn)，即閱讀器和與之通過串口連接的普通Zigbee設(shè)備；其中主控Zigbee設(shè)備主要負(fù)責(zé)組建網(wǎng)絡(luò)，接收普通節(jié)點(diǎn)采集的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，給普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令；PC機(jī)上運(yùn)行著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的管理軟件，主要負(fù)責(zé)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)的管理；閱讀器負(fù)責(zé)采集閱讀場(chǎng)內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)；普通Zigbee設(shè)備負(fù)責(zé)把標(biāo)簽數(shù)據(jù)利用Zigbee多跳網(wǎng)絡(luò)傳送到主控Zigbee設(shè)備以及接收主控節(jié)點(diǎn)發(fā)布的命令并傳送給閱讀器。2、如權(quán)利要求l所述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)工作過程包括以下步驟1)打開所有的設(shè)備，Zigbee設(shè)備將組建Zigbee網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)普通Zigbee設(shè)備在成功加入網(wǎng)絡(luò)后將會(huì)發(fā)送閱讀器信息幀給主控節(jié)點(diǎn)；2)主控節(jié)點(diǎn)把該信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，建立閱讀器編號(hào)和Zigbee設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；3)當(dāng)閱讀器采集到標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，該數(shù)據(jù)首先被傳送給與閱讀器相連接的Zigbee設(shè)備，Zigbee設(shè)備再把數(shù)據(jù)通過多跳網(wǎng)絡(luò)最終傳送到主控節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中；4)主控Zigbee設(shè)備發(fā)送ACK通知發(fā)送節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)主控節(jié)點(diǎn)首先要根據(jù)閱讀器的編號(hào)査找該節(jié)點(diǎn)Zigbee設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，然后利用這個(gè)地址通過多跳路由把命令傳送到目的Zigbee設(shè)備，Zigbee設(shè)備再把命令傳送給與之連接的閱讀器，最后Zigbee設(shè)備發(fā)送ACK通知主控節(jié)點(diǎn)己經(jīng)收到命令；5)如果普通節(jié)點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)沒有收到ACK則其會(huì)選擇重發(fā)，如果其連續(xù)三次發(fā)送后都沒有收到ACK則它會(huì)認(rèn)為該鏈路失效，開始路由修復(fù)過程。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于所述普通Zigbee設(shè)備與閱讀器之間通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案為普通Zigbee設(shè)備與閱讀器之間的數(shù)據(jù)傳輸遵循RS232異步串行通信格式，通信是雙向的；其中(1)閱讀器到普通Zigbee設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸格式為起始位+標(biāo)簽數(shù)據(jù)+奇偶校驗(yàn)位+停止位；(2)普通Zigbee設(shè)備到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸格式為起始位+參數(shù)配置命令+奇偶校驗(yàn)位+停止位；其中參數(shù)配置命令由標(biāo)志位和參數(shù)值組成；標(biāo)志位和參數(shù)名稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表-表1參數(shù)配置命令的標(biāo)志位定義值參數(shù)名稱0x00所有參數(shù)0x01閱讀器功率0x02事件周期0x03閱讀周期其他保留。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于主控Zigbee設(shè)備與PC機(jī)之間通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案為主控Zigbee設(shè)備與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸遵循RS232異步串行通信格式，通信是雙向的；其中(1)PC機(jī)到主控Zigbee設(shè)備的命令傳輸格式為起始位+參數(shù)配置命令+奇偶校驗(yàn)位+停止位；其中參數(shù)配置命令結(jié)構(gòu)見表(2)，命令標(biāo)識(shí)符定義見表(3);單播目的地址只有在單播命令時(shí)才存在，參數(shù)類型的定義參照表(1);表2參數(shù)配置命令結(jié)構(gòu)表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表3命令標(biāo)識(shí)符定義表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>(2)主控Zigbee設(shè)備到PC機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸格式為-起始位+數(shù)據(jù)+奇偶校驗(yàn)位+停止位；其中數(shù)據(jù)分為閱讀器信息數(shù)據(jù)，標(biāo)簽數(shù)據(jù)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度區(qū)分其類型；閱讀器信息數(shù)據(jù)格式如下表4閱讀器信息數(shù)據(jù)格式標(biāo)簽數(shù)據(jù)格式如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表5標(biāo)簽數(shù)據(jù)格式<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于普通Zigbee設(shè)備與主控Zigbee設(shè)備通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案為Zigbee設(shè)備之間的通信方式遵循Zigbee協(xié)議，數(shù)據(jù)的格式為Zigbee幀頭+數(shù)據(jù)；整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信中涉及四種數(shù)據(jù)幀閱讀器信息，標(biāo)簽數(shù)據(jù)幀，參數(shù)配置數(shù)據(jù)，ACK;各個(gè)幀的載荷見以下幾個(gè)表；標(biāo)識(shí)符和參數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系參照表(1);表6閱讀器信息幀載荷<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表7標(biāo)簽數(shù)據(jù)幀載荷<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>1.標(biāo)簽ID號(hào)表8參數(shù)配置幀載荷字節(jié)1可變標(biāo)識(shí)符參數(shù)值。全文摘要本發(fā)明涉及一種基于Zigbee技術(shù)的RFID無線閱讀器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由PC機(jī)和與之通過串口連接的主控Zigbee設(shè)備組成主控節(jié)點(diǎn)，由閱讀器和與之通過串口連接的普通Zigbee設(shè)備組成普通節(jié)點(diǎn)。閱讀器采集到標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，首先把數(shù)據(jù)發(fā)送給與之連接的普通Zigbee設(shè)備，普通Zigbee設(shè)備再把該數(shù)據(jù)通過多跳Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給主控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)。主控節(jié)點(diǎn)要把閱讀器的參數(shù)配置命令通過與普通Zigbee設(shè)備間的通信發(fā)送給閱讀器。該方案還包括Zigbee設(shè)備、閱讀器、PC機(jī)之間通信的標(biāo)準(zhǔn)化方案。本發(fā)明針對(duì)閱讀器臨時(shí)快速組網(wǎng)的應(yīng)用需求提出了標(biāo)準(zhǔn)化方案，從而擴(kuò)展了RFID技術(shù)的應(yīng)用。文檔編號(hào)H04L12/28GK101231687SQ20081005709公開日2008年7月30日申請(qǐng)日期2008年1月29日優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日發(fā)明者匡鏡明,楊寶玥,湘謝申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)