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前置式rfid讀寫一體機的制作方法

文檔序號:6556399閱讀:161來源:國知局
專利名稱:前置式rfid讀寫一體機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于射頻識別RFID應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,具體地說,是涉及一種可實現(xiàn)電子標簽讀寫、數(shù)據(jù)收集、處理、分類、打包,并具有控制信號輸出或接收信號輸入功能的RFID讀寫一體機。
背景技術(shù)
麻省理工學(xué)院的自動識別實驗室提出要在計算機互聯(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)造一個覆蓋世界上萬事萬物的“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things)。在這個網(wǎng)絡(luò)中,物品(商品)能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預(yù)?!拔锫?lián)網(wǎng)”其實質(zhì)是利用射頻自動識別RFID技術(shù),通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。
RFID是英文“Radio Frequency Identification”的縮寫,中文名稱為射頻識別,是非接觸式自動識別技術(shù)的一種。最簡單的RFID系統(tǒng)由標簽Tag、解讀器Reader和天線Antenna三部分組成,在實際應(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)雜標簽進入磁場后,接收解讀器發(fā)出的射頻信號,憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息(無源標簽或被動標簽),或者主動發(fā)送某一頻率的信號(有源標簽或主動標簽);解讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。因此,在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中,RFID標簽中存儲著規(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)把它們自動采集到中央信息系統(tǒng),實現(xiàn)物品(商品)的識別,進而通過開放性的計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換和共享,實現(xiàn)對物品的“透明化”管理。
RFID在本質(zhì)上是物品標識的手段,它被認為將最終取代現(xiàn)今應(yīng)用非常廣泛的傳統(tǒng)條碼,成為物品標識的最有效方式,它具有一些非常明顯的優(yōu)點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行。有效識別距離更大,采用自帶電池的主動標簽時,有效識別距離可達到30米以上;2、識別速度快。標簽一進入磁場,解讀器就可以即時讀取其中的信息,而且能夠同時處理多個標簽,實現(xiàn)批量識別;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2725個數(shù)字;若包含字母,存儲量則會更少;RFID標簽則可以根據(jù)用戶的需要擴充到數(shù)十K;4、使用壽命長,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、標簽數(shù)據(jù)可動態(tài)更改。利用編程器可以向標簽寫入數(shù)據(jù),從而賦予RFID標簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能,而且寫入時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,而且可以為標簽數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護,從而具有更高的安全性;7、動態(tài)實時通信。標簽以每秒50~100次的頻率與解讀器進行通信,所以,只要RFID標簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識別范圍內(nèi),就可以對其位置進行動態(tài)的追蹤和監(jiān)控。
所謂電子標簽讀取器系指用于前端的資料采集模塊(從卷標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,能夠完成電子標簽的讀寫,并通過RS-232/RS-484/RJ45等通訊端口向計算機提交數(shù)據(jù)及按照計算機的指令寫入數(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)將會被傳送到后端系統(tǒng)進行處理,當這些數(shù)據(jù)量巨大時,將大大加重后端系統(tǒng)的負擔,降低其處理效率,對后端資源造成了極大的浪費。

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)進行處理,從而導(dǎo)致后端系統(tǒng)負擔重、效率低的問題,提供了一種新型的前置式RFID讀寫一體機,它把原來在后端系統(tǒng)運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)的負擔,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)方案予以實現(xiàn)一種前置式RFID讀寫一體機,其包括天線,接收或發(fā)送射頻信號;射頻模塊,對接收到的信號進行解調(diào),對待發(fā)送的信號進行調(diào)制;存儲器,存儲有針對射頻模塊接收到的標簽數(shù)據(jù)進行前置預(yù)處理而設(shè)置的數(shù)據(jù);處理器,執(zhí)行所述存儲器存儲的針對射頻模塊接收到的標簽數(shù)據(jù)進行前置預(yù)處理而設(shè)置的數(shù)據(jù),使得所述的RFID讀寫一體機將接收到的標簽數(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)的負擔;以及通信接口,與后端系統(tǒng)和外圍設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
作為對上述技術(shù)方案的進一步限定,在所述處理器中包含有對接收到的標簽數(shù)據(jù)進行預(yù)處理的中間件單元,在所述中間件單元中包含有標簽數(shù)據(jù)處理單元,對接收到的標簽數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,并將處理后的標簽數(shù)據(jù)存儲到標簽數(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)進度表,進而對標簽數(shù)據(jù)庫進行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標簽進行讀寫控制;在標簽數(shù)據(jù)庫中沒有存儲待查詢的標簽信息時,所述任務(wù)管理器向讀寫控制模塊發(fā)送搜索請求,進而讀取新的標簽信息。
作為對上述技術(shù)方案的又進一步限定,所述讀寫一體機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立的射頻電纜連接到讀寫一體機上。處理器中的設(shè)備驅(qū)動器根據(jù)讀取標簽的類型不同啟動相應(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,讀寫一體機開始搜索讀取范圍內(nèi)的標簽;處理器中的協(xié)議模塊根據(jù)標簽協(xié)議標準的不同,提取有效數(shù)據(jù)輸出到所述的標簽數(shù)據(jù)處理單元中,以對標簽數(shù)據(jù)進行分類、打包、篩選和事件匯集等預(yù)處理工作。
作為對上述技術(shù)方案的再進一步限定,所述讀寫一體機上電啟動后,處理器自動運行應(yīng)用程序,讀配置文件對讀寫器進行配置,進而驅(qū)動射頻模塊讀取標簽數(shù)據(jù),若讀取的標簽數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù),則對數(shù)據(jù)進行過濾處理;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)存儲到本地存儲器中。另外,所述讀寫一體機在上電工作后,建立與服務(wù)器進行通訊的線程,在與服務(wù)器連接成功時,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)存儲到配置文件中。所述配置文件中包含有對兩個頻段的射頻模塊進行驅(qū)動的配置參數(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),進而控制讀寫一體機驅(qū)動兩個頻段的射頻模塊同時啟動或分時輪流啟動,以讀取不同頻段的標簽數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機把原來在后端系統(tǒng)運行的中間件的一部分功能集成到讀寫機中,對讀取到的標簽數(shù)據(jù)進行分類、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)的負擔,提高了其利用效率。


圖1是本發(fā)明前置式RFID讀寫一體機的總體結(jié)構(gòu)框圖;圖2是前置式RFID讀寫一體機的嵌入式操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖;圖3是前置式RFID讀寫一體機的軟件結(jié)構(gòu)框圖;圖4是前置式RFID讀寫一體機的查詢鏈路邏輯架構(gòu)圖;
圖5是前置式RFID讀寫一體機的查詢鏈路具體工作流程圖;圖6是前置式RFID讀寫一體機的設(shè)備驅(qū)動器結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機結(jié)合商業(yè)流通和物流行業(yè)的應(yīng)用特點,通過射頻技術(shù)、天線設(shè)計技術(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,適用各個頻段和協(xié)議,與后端服務(wù)器的接口兼容各種標準,適用性強。
本發(fā)明的前置機是集成嵌入式系統(tǒng)、外圍驅(qū)動、RFID edge中間件和射頻模塊的高級數(shù)字設(shè)備,起到預(yù)處理或者接入緩沖作用。前置機主要實現(xiàn)自助服務(wù)功能,同時與服務(wù)器之間交換數(shù)據(jù)、錯誤日志的記錄等,并完成對公共數(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中是前置機重要組成部分,是RFID標簽和應(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。主要負責對前置機接收到的標簽數(shù)據(jù)進行過濾和剝離。這樣,即使存儲RFID標簽數(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,前置機不需修改也能處理,省去多對多連接的維護復(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)將會被傳送到后端系統(tǒng)進行處理,當這些數(shù)據(jù)量巨大時,這大大加重了后端系統(tǒng)的負擔,降低了其效率,對后端資源造成了極大的浪費。前置式RFID讀寫一體機把本應(yīng)在后端系統(tǒng)運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)的負擔,提高了其利用效率。
本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機提供了一個獨特的參考平臺,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標簽。它的硬件體系包括一個對每個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。讀寫機的組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)允許輕松擴展,同時通過嵌入式支持SQL查詢的數(shù)據(jù)庫引擎,提供包括網(wǎng)絡(luò)可配置性、固件動態(tài)刷新和一個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)計為快速配置和內(nèi)置升級路徑提供了出色的可擴展性和柔性。
讀寫器的設(shè)計目的是與符合EPCglobal規(guī)范的RFID標簽進行通訊,使得讀寫器與被動標簽、半被動反向散射標簽和主動標簽之間可相互操作,其設(shè)計要素包括天線單元、射頻模塊、linux平臺和嵌入式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立的射頻電纜連到讀寫器上,可支持多頻段的標簽數(shù)據(jù)。在射頻模塊中提供了HF和UHF信號鏈路兩個獨立的頻段模塊,兩個板上的傳輸信號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)。接收到的信號使用IQ解調(diào)成兩個信號混合到基波。每個頻道都被數(shù)字化成一個獨立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器信道并送交嵌入式CPU進行解調(diào)。讀寫器所支持頻率的數(shù)量可以通過在讀寫器的設(shè)計中添加更多的硬件模塊來擴展。采用Linux開發(fā)操作系統(tǒng)平臺,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)的所有的標準因特網(wǎng)協(xié)議相兼容。Linux的存儲結(jié)構(gòu)使得連到嵌入式CPU的共享存儲器的快速并行接口可以對嵌入式CPU固件進行通訊和載入操作。這些特征使快速嵌入式CPU解決底層的強大計算協(xié)議和標簽處理時“分配勞動”成為可能;當Linux運行在較低的頻率時,在需要時收集數(shù)據(jù)、開始標簽識讀和提供網(wǎng)絡(luò)層的標簽數(shù)據(jù)庫信息。除了實時數(shù)據(jù)處理,Linux還支持能夠進行基于HTML標簽識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讀器查詢語言進行查詢;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模塊負責讀寫器中的實時信號處理任務(wù),這個模塊接收和發(fā)送數(shù)字信號給頻段模塊進行發(fā)給和來自標簽數(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。硬件部分包括一個以嵌入式MPU為內(nèi)核的硬件平臺和一些常用外設(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標準規(guī)范的操作系統(tǒng),通過系統(tǒng)裁剪和針對部分適合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簽識別中間件,其中,通用中間件負責系統(tǒng)本身的功能處理;標簽識別中間件負責處理有關(guān)標簽的讀寫功能。應(yīng)用層根據(jù)實際應(yīng)用情況確定,可以由第三方軟件商在中間件的基礎(chǔ)上進行二次開發(fā),以滿足行業(yè)客戶的實際需求。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,是針對嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的需求而設(shè)計的操作系統(tǒng),它由一個支持多任務(wù)的、搶占式任務(wù)調(diào)度的微內(nèi)核和一些可以根據(jù)需要進行定制的系統(tǒng)模塊組成,是真正的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。該嵌入式操作系統(tǒng)的核心實現(xiàn)了進程間通訊、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,且不失其實時、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、電子硬盤和存儲卡等多種數(shù)據(jù)文件存儲媒質(zhì)和存儲方法,還支持多種文件存儲和壓縮存儲格式。該系統(tǒng)的窗口圖形系統(tǒng)是一個面向?qū)ο笤O(shè)計的,基于消息驅(qū)動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便。
設(shè)備驅(qū)動程序接口分為“字符設(shè)備”和“圖形設(shè)備”兩大類,相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序也分為“字符設(shè)備驅(qū)動程序”和“圖形設(shè)備驅(qū)動程序”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)動程序接口規(guī)范”和“圖形設(shè)備驅(qū)動程序接口規(guī)范”中的標準設(shè)備驅(qū)動程序接口可以編寫用戶自定制設(shè)備驅(qū)動程序。
網(wǎng)絡(luò)模塊按照各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準和分層結(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讀寫一體機的軟件結(jié)構(gòu)參見圖3所示。驅(qū)動射頻模塊讀取標簽數(shù)據(jù)。對獲得的標簽數(shù)據(jù)進行過濾,除去錯誤數(shù)據(jù),并取得有效ID。對有效的標簽數(shù)據(jù)進行前置預(yù)處理,并將處理結(jié)果通過LCD顯示器進行輸出顯示。實時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,讀取遠程參數(shù)配置信息,并將處理后的標簽數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器中;若讀寫器處于脫機工作狀態(tài),則將處理后的標簽數(shù)據(jù)存儲到本地數(shù)據(jù)庫中,在讀寫器與后臺服務(wù)器建立連接后再將本地數(shù)據(jù)庫中的標簽數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中。通過數(shù)據(jù)處理前移,將服務(wù)器的負擔減少到最低。
讀寫器查詢鏈路的邏輯架構(gòu)參見圖4所示。標簽識讀是由專門客戶端軟件或與已連接到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的用戶進行初始化,協(xié)議是通過標準的因特網(wǎng)TCP流連接所攜帶的像SQL一樣的語言。設(shè)備驅(qū)動器封裝有HF和UHF兩個頻段,根據(jù)讀取標簽的類型不同啟動相應(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,讀寫一體機開始搜索讀取范圍內(nèi)的標簽。由于不同頻段的標簽遵循的協(xié)議不一樣,甚至同一頻段的標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)提取為可識別的有效信息輸出到標簽數(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),對數(shù)據(jù)進行平滑、協(xié)同和轉(zhuǎn)發(fā),將處理后的數(shù)據(jù)寫入標簽數(shù)據(jù)庫。標簽數(shù)據(jù)庫是內(nèi)置在讀寫器中的一個優(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。讀寫控制模塊對標簽進行讀寫控制。
應(yīng)用程序需要查詢標簽信息時會調(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)進度表,對閱讀器內(nèi)置的標簽數(shù)據(jù)庫進行SQL查詢。當接收到標簽響應(yīng)信號時,協(xié)議模塊把這些數(shù)據(jù)傳送給EMS模塊,EMS模塊對讀取的標簽信息進行平滑、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行的所有協(xié)議模塊所共享的標簽數(shù)據(jù)庫中。完成搜索之后,SQL服務(wù)器從標簽數(shù)據(jù)庫中讀取內(nèi)容。標簽識讀結(jié)果會被核對并打包成SQL格式的答復(fù)信號返回到客戶端。若在標簽數(shù)據(jù)庫中沒有存儲待查詢的標簽信息時,所述任務(wù)管理器向讀寫控制模塊發(fā)送搜索請求,進而讀取新的標簽信息。
查詢鏈路具體的工作流程參見圖5所示。讀寫一體機上電啟動后自動運行應(yīng)用程序,讀配置文件對讀寫器進行配置,進而驅(qū)動射頻模塊讀取標簽數(shù)據(jù)。若讀取的標簽數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù),則對數(shù)據(jù)進行過濾處理。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)存儲到本地存儲器中。另外,所述讀寫一體機在上電工作后,建立與服務(wù)器進行通訊的線程,在與服務(wù)器連接成功時,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)存儲到配置文件中。所述配置文件中包含有對兩個頻段的射頻模塊進行驅(qū)動的配置參數(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),進而控制讀寫一體機驅(qū)動兩個頻段的射頻模塊同時啟動或分時輪流啟動,以讀取不同頻段的標簽數(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”。
在對讀寫器軟件系統(tǒng)功能進行抽象概括的基礎(chǔ)上,為支持額外增加的協(xié)議而對系統(tǒng)進行的改動對于協(xié)議組件和它們的驅(qū)動設(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。標簽數(shù)據(jù)庫通過協(xié)議ID字段特別的標簽記錄與特別的協(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。使用標準的HTML頁和表格,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器報告狀態(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)動器,如圖6所示,設(shè)備驅(qū)動器把上層固件和協(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)動器提供。
設(shè)備驅(qū)動器把對設(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)動器的設(shè)計目標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)動器上運行。設(shè)備驅(qū)動器應(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,也對這些過程使用寫、讀和ioctl功能。設(shè)備驅(qū)動器通過“打開(open)”命令激活并且用“關(guān)閉(Close)”命令將其釋放。因為不同的設(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設(shè)備驅(qū)動器來完成。對于多個設(shè)備驅(qū)動器必須同時被激活的情況,由于工作場內(nèi)的所有標簽同時響應(yīng)、引起碰撞,因此,有必要進行一個反碰撞的搜索(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標簽響應(yīng)。
數(shù)據(jù)處理是本發(fā)明RFID讀寫一體機的最重要功能,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)存儲和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換需求的中間件是建立一個完整的RFID系統(tǒng)需要具備關(guān)鍵之一。本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機采用一體化集成,可獨立脫機運行、運算處理讀寫的數(shù)據(jù)及存儲數(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,可直接替代一臺計算機。
當然,上述說明并非是對本發(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)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種前置式RFID讀寫一體機,其包括天線,接收或發(fā)送射頻信號;射頻模塊,對接收到的信號進行解調(diào),對待發(fā)送的信號進行調(diào)制;存儲器,存儲有針對射頻模塊接收到的標簽數(shù)據(jù)進行前置預(yù)處理而設(shè)置的數(shù)據(jù);處理器,執(zhí)行所述存儲器存儲的針對射頻模塊接收到的標簽數(shù)據(jù)進行前置預(yù)處理而設(shè)置的數(shù)據(jù),使得所述的RFID讀寫一體機將接收到的標簽數(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)的負擔;以及通信接口,與后端系統(tǒng)和外圍設(shè)備實現(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,其特征在于在所述處理器中包含有對接收到的標簽數(shù)據(jù)進行預(yù)處理的中間件單元,在所述中間件單元中包含有標簽數(shù)據(jù)處理單元,對接收到的標簽數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,并將處理后的標簽數(shù)據(jù)存儲到本地數(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)進度表,進而對本地數(shù)據(jù)庫進行SQL查詢,讀出標簽信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前置式RFID讀寫一體機,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標簽進行讀寫控制;在標簽數(shù)據(jù)庫中沒有存儲待查詢的標簽信息時,所述任務(wù)管理器向讀寫控制模塊發(fā)送搜索請求,進而讀取新的標簽信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的前置式RFID讀寫一體機,其特征在于所述讀寫一體機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立的射頻電纜與讀寫一體機整合為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的前置式RFID讀寫一體機,其特征在于在所述處理器中包含有設(shè)備驅(qū)動器,根據(jù)讀取標簽的類型不同啟動相應(yīng)頻段的射頻模塊;當讀寫控制模塊發(fā)出讀取信息的命令后,讀寫一體機開始搜索讀取范圍內(nèi)的標簽;處理器中的協(xié)議模塊根據(jù)標簽協(xié)議標準的不同,提取有效數(shù)據(jù)輸出到所述的標簽數(shù)據(jù)處理單元中,以對標簽數(shù)據(jù)進行預(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,其特征在于所述標簽數(shù)據(jù)處理單元對標簽數(shù)據(jù)進行的預(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,其特征在于所述讀寫一體機上電啟動后,處理器自動運行應(yīng)用程序,讀配置文件對讀寫器進行配置,進而驅(qū)動射頻模塊讀取標簽數(shù)據(jù),若讀取的標簽數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù),則對數(shù)據(jù)進行過濾處理;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)存儲到本地存儲器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的前置式RFID讀寫一體機,其特征在于所述讀寫一體機在上電工作后,建立與服務(wù)器進行通訊的線程,在與服務(wù)器連接成功時,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,其特征在于所述讀寫一體機根據(jù)外界環(huán)境的不同驅(qū)動兩個頻段的射頻模塊同時啟動或分時輪流啟動,讀取不同頻段的標簽數(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,包括接收或發(fā)送射頻信號的天線;對信號進行調(diào)制、解調(diào)的射頻模塊;存儲對射頻模塊接收到的標簽數(shù)據(jù)進行前置預(yù)處理而設(shè)置數(shù)據(jù)的存儲器;執(zhí)行所述前置預(yù)處理程序的處理器,使得所述的RFID讀寫一體機將接收到的標簽數(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)的負擔;以及與后端系統(tǒng)和外圍設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的通信接口單元。本發(fā)明的前置式RFID讀寫一體機把本應(yīng)在后端系統(tǒng)運行的中間件的一部分功能集成到讀寫機中,對讀取到的標簽數(shù)據(jù)進行分類、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)的負擔,提高了其利用效率。
文檔編號G06K17/00GK1885303SQ20061004533
公開日2006年12月27日 申請日期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, 張云志, 石碩, 楊寧, 王魯升, 李謙, 田美花, 馬琳濤, 宮會麗, 侯瑞春, 姜兆寧, 劉挺 申請人:中國海洋大學(xué)
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