基于ARM的嵌入式RFID中間件系統(tǒng)設(shè)計

李寶山，付社衛(wèi)

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

1 引言

RFID系統(tǒng)由以下四部分組成：電子標(biāo)簽 、讀寫器、天線及中間件。中間件是RFID系統(tǒng)的核心組成部件，其主要特點是：獨立性、數(shù)據(jù)流、處理流。因此中間件的主要功能應(yīng)包括：數(shù)據(jù)采集與處理、讀寫設(shè)備的設(shè)置與管理以及與上層應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)信息交互等。

而嵌入式RFID中間件具有以下優(yōu)點：體積小，部署地點接近于數(shù)據(jù)現(xiàn)場；資源少，僅采用嵌入式計算環(huán)境；成本低，中間件僅運行于弱計算環(huán)境的嵌入式系統(tǒng)上，相比于原來的服務(wù)器，降低了中間件部署成本。

嵌入式RFID中間件系統(tǒng)分為硬件和軟件兩個方面，通過嵌入式Linux和ARM體系構(gòu)建硬件平臺，通過使用編程語言和嵌入式開發(fā)工具包在Linux軟件平臺實現(xiàn)中間件的設(shè)備管理功能。

系統(tǒng)硬件平臺為廣州致遠電子ARMS3C2410實驗教學(xué)平臺，包括ARM920T處理器、64MB內(nèi)存、64MB Flash和10M/100M網(wǎng)口。軟件系統(tǒng)平臺為嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)開發(fā)實驗階段所用電子標(biāo)簽及讀寫器如下：

電子標(biāo)簽：Tag-it HF-I，符合ISO 15693標(biāo)準(zhǔn)；Mifare One S50，符合ISO 14443A標(biāo)準(zhǔn)。

讀寫器：USB Reader，支持ISO 15693；開發(fā)方式：串口開發(fā)；MF1 Reader，支持ISO 14443A、ISO 14443B、ISO 15693。

2 嵌入式RFID中間件的實現(xiàn)方案

2.1 嵌入式RFID中間件的設(shè)計要點

（1）系統(tǒng)分布性問題，RFID標(biāo)簽在應(yīng)用時具有分布性和多樣性；

（2）系統(tǒng)實時性問題，實時性問題是指系統(tǒng)對于外部響應(yīng)的時間能否滿足要求；

（3）系統(tǒng)資源受限問題，在嵌入式的弱計算環(huán)境下對資源有限的問題和優(yōu)化算法的問題要嚴(yán)格考慮。

2.2 嵌入式RFID中間件設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)的功能

（1）提供與多種RFID讀寫器兼容設(shè)備操作接口；

（2）數(shù)據(jù)過濾和傳輸；

（3）管理RFID讀寫設(shè)備；

（4）支持與已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用集成。

2.3 硬件平臺和軟件平臺的構(gòu)建

包括對開發(fā)板存儲的分配及S3C2410的初始化，Linux的內(nèi)核移植及交叉編譯環(huán)境的構(gòu)建。

3 整體框架及功能模塊劃分

為了實現(xiàn)上述功能，嵌入式RFID中間件應(yīng)該具有下面四種模塊：管理配置模塊、遠程命令控制模塊、數(shù)據(jù)提取及過濾模塊以及設(shè)備管理接口模塊。

設(shè)備管理模塊主要包括串行口適配模塊、命令行接收發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。該模塊接受來自管理配置模塊的命令，通過命令處理器可以完成對相應(yīng)功能模塊和讀寫器的配置，并將數(shù)據(jù)信息反饋給應(yīng)用層的接口模塊，實現(xiàn)其功能。

實驗驗證設(shè)備接口管理模塊具體功能如下：

兩種不同的讀寫器讀兩種不同標(biāo)簽，通過串行口與開發(fā)板連接，通過在本地設(shè)計的管理信息處理軟件來實現(xiàn)對嵌入式中間件的管理。

圖1 實驗驗證圖

讀寫器與上層接口的實現(xiàn)如下：

設(shè)備連接API（及初始化）：

本地客戶端管理的實現(xiàn)如圖2所示。

4 總結(jié)

本文通過對現(xiàn)在RFID中間件的發(fā)展提出了基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)和S3C2410硬件平臺的嵌入式RFID中間件的設(shè)計和實現(xiàn)方案。本系統(tǒng)還存在一些缺陷和未實現(xiàn)的功能，可以在此基礎(chǔ)上進一步改進和提高。

圖2 本地客戶端管理平臺

[1] 譚民，劉禹，曾雋芳. RFID技術(shù)系統(tǒng)工程及應(yīng)用指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.60-80.

[2] 周曉光，王曉華. 射頻識別（RFID）技術(shù)原理與應(yīng)用實例[M].北京：人民郵電出版社，2006.20-40.

[3] Klause Finkenzeller編著，吳曉峰，陳大才譯.射頻識別(RFID)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.20-56.

[4] 許煒，劉威，趙黎.RFID事件模式過濾器及其構(gòu)建方法[J].計算機工程與科學(xué)，2007. 2-5.

[5] 劉麗華，董天臨.基于以太網(wǎng)口的RFID中間件軟件設(shè)計[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2006.1-3.

[6] 李慧芳，張翔.嵌入式RFID中間件系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用研究[D].北京理工大學(xué)，2010.15-40.

[7] 游戰(zhàn)清，李蘇劍.無線射頻識別技術(shù)（RFID）理論與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.25-45.

[8] 周曉光，王曉華. 射頻識別（RFID）技術(shù)原理與應(yīng)用實例[M] .北京：人民郵電出版社，2006.2-6.

[9] 杜旭，張麗昌.嵌入式RFID中間件設(shè)備管理模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢：華中科技大學(xué)，2007.21-45.

[10] 李波，謝勝利，蘇翔. 嵌入式RFID中間件系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2007.1-4.

[11] 吳彤釗，謝勝利.基于ALE標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式RFID中間件設(shè)計[D].華南理工大學(xué)，2008.1-3.

[12] Wan-Kyu Kim. A Passive Circulator with High Isolation using a Directional Coupler for RFID[J]. Microwave Symposium Digest IEEE.MTT-S International, 2006,6:40-60.

[13] Sang-Yoon Jeon,Hee-Mun Bang. Frequency Generation for Mobile RFID Reader[C].Proceedings of the 1st European Microwave Integrated Circuits Conference.Sep 2006. 2-8.