一種射頻識(shí)別自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

朱晨++陳成新++李智

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及推廣，針對(duì)RFID測(cè)試業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，設(shè)計(jì)了一種RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。文中介紹了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、測(cè)試軟件的模塊與流程圖以及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)能夠完成對(duì)RFID射頻指標(biāo)的自動(dòng)測(cè)試工作，提高測(cè)試人員的工作效率。

關(guān)鍵詞：RFID；自動(dòng)測(cè)試；數(shù)據(jù)庫(kù)；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）11-00-02

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日益壯大，無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)已經(jīng)在人們的日常生活中得到廣泛應(yīng)用，其測(cè)試與檢測(cè)技術(shù)也在不斷發(fā)展與完善。為了滿足逐步增長(zhǎng)的批量檢測(cè)需求，提高測(cè)試人員的工作效率，保障測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)也成為研究熱點(diǎn)之一。

RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的主要功能是提供RFID射頻指標(biāo)的自動(dòng)測(cè)試，通過計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試設(shè)備和被測(cè)設(shè)備的高效控制，模塊化軟件設(shè)計(jì)使得測(cè)試流程集成化，可最大程度的降低測(cè)試人員的工作量與操作復(fù)雜度[1]。

1 系統(tǒng)介紹

RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的主體是測(cè)試軟件。該測(cè)試軟件具有自動(dòng)控制測(cè)試設(shè)備、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理和生成報(bào)告的功能。測(cè)試軟件可以與測(cè)試設(shè)備、被測(cè)設(shè)備的控制軟件通信，自動(dòng)讀取儀器型號(hào)、軟件版本、選件版本、儀器基本設(shè)置等信息，還可調(diào)用或驅(qū)動(dòng)測(cè)試設(shè)備、被測(cè)設(shè)備的控制軟件，測(cè)試人員可以方便的在測(cè)試軟件上直接對(duì)測(cè)試設(shè)備與被測(cè)設(shè)備的控制軟件進(jìn)行設(shè)置并發(fā)送命令。測(cè)試軟件中預(yù)置了常規(guī)RFID測(cè)試模板，用戶可以根據(jù)測(cè)試需要編輯測(cè)試模板，調(diào)用、組合預(yù)設(shè)的測(cè)試項(xiàng)目，靈活定制測(cè)試計(jì)劃。在測(cè)試過程中，測(cè)試人員可以同步在測(cè)試軟件的界面上看到測(cè)試結(jié)果并保存。數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄了所有測(cè)試信息，可以方便的查詢?yōu)g覽。測(cè)試結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告供測(cè)試人員瀏覽與打印。

RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本情況如下：

（1）硬件：計(jì)算機(jī)、泰克實(shí)時(shí)頻譜分析儀RSA3408A、GPIB卡、射頻電纜、衰減器及其他測(cè)試配件。

（2）軟件：RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件、泰克實(shí)時(shí)頻譜分析儀控制軟件RSAVu、Agilent IO libraries套件、讀寫器控制程序。

（3）測(cè)試項(xiàng)目：輸出頻率、輸出信號(hào)頻譜模板、載波頻率容限、占用帶寬、發(fā)射功率、鄰道功率泄漏比、雜散發(fā)射、最大駐留時(shí)間、讀寫器數(shù)據(jù)編碼、射頻包絡(luò)、前同步碼和幀同步。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)通過GPIB總線、網(wǎng)線與RSA3408A頻譜儀相連。其中，頻譜儀與頻譜儀控制軟件通過網(wǎng)線通信，頻譜儀與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)通過GPIB總線通信。讀寫器通過控制線路與計(jì)算機(jī)相連，控制線路可以是網(wǎng)線、串口通信線等。讀寫器天線的輸出端口通過射頻線纜、衰減器與頻譜儀的射頻輸入端相連。

RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)硬件連接圖如圖1所示[2]。

3 軟件設(shè)計(jì)

RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用通用的small talk模型，分為表示層、控制層、數(shù)據(jù)層。

（1）表示層為顯示邏輯部分，實(shí)現(xiàn)與測(cè)試人員的交互功能；

（2）控制層為事務(wù)處理邏輯部分，進(jìn)行控制命令發(fā)送和數(shù)據(jù)接收、處理；

（3）數(shù)據(jù)層為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)邏輯部分，主要功能是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取[3]。

RFID測(cè)試系統(tǒng)的軟件包含以下部分：

（1）測(cè)試軟件。在開發(fā)過程中，表示層和控制層作為系統(tǒng)的應(yīng)用軟件聯(lián)合開發(fā)，能夠控制關(guān)聯(lián)的其他程序如頻譜儀控制軟件、讀寫器控制程序等，還可實(shí)現(xiàn)與用戶的交互功能。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)即邏輯模型中的數(shù)據(jù)層。用以存儲(chǔ)測(cè)試模板、測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試參數(shù)等基本信息和測(cè)試數(shù)據(jù)。

（3）必需組件。鏈接軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)、與儀器控制軟件之間交互的測(cè)試驅(qū)動(dòng)程序等。

模塊設(shè)計(jì)以及調(diào)用流程如圖2所示。

根據(jù)系統(tǒng)要求，測(cè)試系統(tǒng)的前端軟件，即界面部分的開發(fā)工具采用.NET Framework與C#，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用小型數(shù)據(jù)庫(kù)Access。程序驅(qū)動(dòng)采用C#封裝儀器廠商提供的遠(yuǎn)程控制命令，并采用Agilent公司的IO library進(jìn)行GPIB控制。這樣可以避免程序接口與測(cè)試主程序不兼容的問題。RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的流程圖如圖3所示。

4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分之一，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)預(yù)置的測(cè)試模板，其中包含默認(rèn)的測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試參數(shù)、性能指標(biāo)等信息，在測(cè)試過程中存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)和經(jīng)過數(shù)據(jù)處理的測(cè)試結(jié)果，支持測(cè)試人員對(duì)各類信息的查詢、瀏覽與調(diào)用。

數(shù)據(jù)庫(kù)的建模通常由實(shí)體關(guān)系圖（E-R圖）入手。E-R圖是指以實(shí)體、聯(lián)系、屬性3個(gè)基本概念概括數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)，從而描述靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的模式。

在RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，軟件定義的主要數(shù)據(jù)如下：

（1）測(cè)試項(xiàng)目表

內(nèi)容：存放所有測(cè)試項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目都有對(duì)應(yīng)編號(hào)。

說明：分為兩張表，一張存放主測(cè)試項(xiàng)目，一張存放子測(cè)試項(xiàng)目，兩者之間通過編號(hào)可以相互查詢與對(duì)應(yīng)。

主鍵：項(xiàng)目序號(hào)。

（2）性能指標(biāo)表

內(nèi)容：用上下限的方式存放測(cè)試數(shù)據(jù)的最大允許誤差或性能指標(biāo)。

說明：每個(gè)測(cè)試子項(xiàng)目的最大限值與最小限值分兩列保存。對(duì)于同一個(gè)測(cè)試子項(xiàng)目，不同制造商的指標(biāo)可能各不相同，即使同一制造商生產(chǎn)的儀器因型號(hào)不同，裝載了不同選件，其性能指標(biāo)也可能不同，需要編號(hào)分別存儲(chǔ)。

主鍵：無(wú)。

（3）被測(cè)儀器信息表

內(nèi)容：記錄設(shè)備制造廠商、型號(hào)規(guī)格、出廠編號(hào)、控制軟件版本、選件版本等信息。

說明：該表的數(shù)據(jù)內(nèi)容一部分可以通過儀器控制程序直接讀取，一部分需要測(cè)試人員在測(cè)試界面直接輸入。儀器的制造商、型號(hào)、選件版本等和儀器的性能指標(biāo)表相關(guān)聯(lián)。

主鍵：出廠編號(hào)。

（4）測(cè)試參數(shù)信息表

內(nèi)容：記錄各測(cè)試項(xiàng)目在測(cè)試時(shí)設(shè)置的參數(shù)名稱與限制要求。

說明：與測(cè)試項(xiàng)目表相關(guān)聯(lián)，每個(gè)大項(xiàng)建立一張表格，大項(xiàng)包括許多子項(xiàng)目，子項(xiàng)目的名稱放入?yún)?shù)信息表中。測(cè)試項(xiàng)目的參數(shù)表格中放置測(cè)試的設(shè)置信息，例如雜散測(cè)試中存放起始和終止頻率范圍，鄰道功率泄漏比中存放主信道和相鄰信道的頻譜寬度。當(dāng)程序運(yùn)行到所選的測(cè)試項(xiàng)目界面時(shí)，被選中的測(cè)試項(xiàng)目的參數(shù)信息會(huì)顯示出來(lái)并賦值給相應(yīng)的變量。

主鍵：無(wú)。

（5）測(cè)試報(bào)告記錄表

內(nèi)容：記錄生成的測(cè)試報(bào)告信息，包括報(bào)告編號(hào)、測(cè)試環(huán)境、測(cè)試設(shè)備等。

說明：生成報(bào)告時(shí)需要測(cè)試人員填寫報(bào)告的基本信息。

主鍵：報(bào)告編號(hào)，每生成一份，自動(dòng)加1。

（6）測(cè)試結(jié)果XML表

內(nèi)容：XML表中記錄設(shè)備的制造商信息、測(cè)試日期、測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果包括合格判定，即測(cè)試通過/未通過。

說明：每臺(tái)設(shè)備的測(cè)試數(shù)據(jù)生成一個(gè)XML格式表格，保存在XML結(jié)果文件夾中。XML表由兩層書簽構(gòu)成，第一層書簽記錄測(cè)試基本信息，第二層書簽記錄測(cè)試項(xiàng)目的結(jié)果數(shù)據(jù)。標(biāo)簽的屬性值記錄測(cè)試項(xiàng)目是否通過。

主鍵：XML文件無(wú)主鍵。

5 結(jié) 語(yǔ)

本RFID自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可以自動(dòng)完成對(duì)大部分射頻指標(biāo)的測(cè)試工作，提高測(cè)試人員的工作效率，降低測(cè)試復(fù)雜度，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與可重復(fù)性。此外，模塊化的軟件設(shè)計(jì)還具有擴(kuò)展性強(qiáng)，可移植性高等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)檢測(cè)任務(wù)的需要，還可以擴(kuò)展連接更多的測(cè)試設(shè)備，進(jìn)一步擴(kuò)展測(cè)試項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]劉巖.RFID通信測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]馬志剛.RFID測(cè)試解決方案[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2012（1）：84-89.

[3]蔡楠楠.符合ISO/IEC14443標(biāo)準(zhǔn)的RFID信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2015.