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分析RFID通訊組件設(shè)計與應(yīng)用

作者: 時間:2011-09-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/155663.htm

射頻識別技術(shù)(Radio Frequency IdentificatiON,縮寫),射頻識別技術(shù)是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術(shù),射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。 這個問題的本質(zhì)就是企業(yè)的系統(tǒng)與硬件接口的問題.因此,通透性就是整個的關(guān)鍵,正確抓取數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)讀取的可靠性以及有效地將數(shù)據(jù)傳送到后端系統(tǒng)都是必須考慮的問題。

  傳統(tǒng)程序與應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)通透是通過中間件架構(gòu)解決,并發(fā)展出各種服務(wù)器應(yīng)用軟件,因此,中間件的架構(gòu)解決方案就成為了應(yīng)用的一項極為重要的核心技術(shù),作者討論的就是中間件的一個解決方案。

  1 RFID中間件技術(shù)

  RFID技術(shù)的基本工作原理是:標(biāo)簽進入磁場后,接收讀寫器發(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(Passive Tag,無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽),或者主動發(fā)送某一頻率的信號(Active Tag,有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽):讀寫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 .中間件是介于應(yīng)用系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件之間的一類軟件,它使用系統(tǒng)軟件所提供的基礎(chǔ)服務(wù),銜接網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用系統(tǒng)的各個部分或不同的應(yīng)用,以達到資源共享、功能共享的目的.在具體實現(xiàn)上,中間件是一個用API定義的軟件層,具有強大的通信能力和良好的可擴展性。
  RFID中間件是一種面向消息的中間件(Message.Oriented Middleware,MOM),其中信息(Information)是以消息(Message)的形式,采用異步(A—synchronous)的方式從一個程序傳送到另一個或多個程序,傳送者不必等待回應(yīng).它的作用主要體現(xiàn)在三個方面,一是控制RFID讀寫設(shè)備按照預(yù)定的方式工作,保證不同讀寫設(shè)備之間配合協(xié)調(diào);二是按照一定規(guī)則過濾數(shù)據(jù),篩除絕大部分冗余數(shù)據(jù),將真正有效的數(shù)據(jù)傳送給后臺信息系統(tǒng);三是保證讀寫器和企業(yè)級分布式應(yīng)用系統(tǒng)平臺之間的可靠通信。

  2 RFID的結(jié)構(gòu)框架

  針對讀寫器在各種應(yīng)用軟件中的應(yīng)用,作者對RFID讀寫器的指令,采用封裝和SDK方式,進行了標(biāo)準化,形成RFID標(biāo)準,RFID標(biāo)準組件是連接標(biāo)簽讀寫器、控制器和企業(yè)應(yīng)用程序之間的標(biāo)準化軟件接口程序集合,具有分布式結(jié)構(gòu),以層次化進行組織、管理數(shù)據(jù)流,有效增加了軟件的可重用性,簡化了上位機應(yīng)用軟件的開發(fā),提高了應(yīng)用軟件的可靠性和穩(wěn)定性.本系統(tǒng)中的RFID組件要求實現(xiàn)如下功能:提供RS232/485串口通訊接口組件、TCP/IP、UDP網(wǎng)絡(luò)通訊接口組件,搜索讀寫器、配置讀寫器參數(shù)接口,讀取、設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)接口以及統(tǒng)一配置軟件,其架構(gòu)圖如圖1所示。


圖1 RFID 通訊組件的框架

  其中SDK(Software Development Kit)是指可以供軟件開發(fā)人員開發(fā)自己可以在特定的平臺上運行或者通過API(Application Program Interface)運行的軟件產(chǎn)品的一組程序(文檔)集合;組件(Component):是對數(shù)據(jù)和方法的二進制封裝,具備跨語言調(diào)用,良好的可重用性,進程獨立性等優(yōu)點。

  3 RFID通訊協(xié)議格式

  RFID通訊組件最重要的是對數(shù)據(jù)的處理.作者重點介紹讀寫器對數(shù)據(jù)的處理,即通訊協(xié)議格式.文中所使用的讀寫器是某公司的高頻工業(yè)讀寫器系列,包含PRR8160讀寫器、PRR8152讀寫器、PRR8032讀寫器.下面將簡單介紹本軟件中所涉及的這幾種RFID 讀寫器,重點介紹PRR8160讀寫器。
  
  3.1 PRR8160讀寫器

  PRR8160是一款應(yīng)用于工業(yè)流水線上,進行數(shù)據(jù)采集、流水線控制、跟蹤管理的可編程智能數(shù)據(jù)終端機.具有TCP、UDP、RS232多種通訊方式,有極強的現(xiàn)場編程功能,適應(yīng)性極強.其系統(tǒng)采用兩級聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu),采用UDP協(xié)議進行通訊,即管理主機通過訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù)輸入終端機所在的IP地址對終端機進行數(shù)據(jù)訪問和參數(shù)設(shè)置.設(shè)備工作狀態(tài)采用聯(lián)機工作方式:即設(shè)備將得到的用戶的完整操作記錄保存在RAM 內(nèi),并主動上傳到管理主機,如果設(shè)備沒有接收到上位機的正確返回響應(yīng)(超時時間N可以由用戶定義),設(shè)備將再次上傳,直至成功為止,但是當(dāng)設(shè)備再次得到用戶新的完整操作記錄,原有的RAM記錄將被轉(zhuǎn)移到FLASH內(nèi)存儲.工作時若網(wǎng)絡(luò)斷開,終端機可以自動存儲工作的記錄,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接正常后,自動上傳數(shù)據(jù)。

  設(shè)備支持ARP,ICPM(ping),IP,UDP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議,數(shù)據(jù)傳輸方式默認采用UDP協(xié)議,不支持數(shù)據(jù)包分組操作.?dāng)?shù)據(jù)編碼方式采用HEX的數(shù)據(jù)格式操作,所有通訊數(shù)據(jù)采用“以太網(wǎng)CRC校驗”方式,其中UDP層加UDP校驗,應(yīng)用數(shù)據(jù)層再加“和校驗”方式,具體校驗方式采用從報頭至報尾所有的協(xié)議數(shù)據(jù)按16進制做累加,對256取模后的十六進制數(shù).應(yīng)用數(shù)據(jù)層的通訊協(xié)議格式如表1~3所示,其中數(shù)據(jù)單位為bit。

其中:數(shù)據(jù)長度為有效數(shù)據(jù)報文的長度;和校驗為整個數(shù)據(jù)報文的校驗位.有效數(shù)據(jù)部分的報文格式為:類型編號|數(shù)據(jù)|.......|類型編號|數(shù)據(jù):

  終端機檢測到的打包數(shù)據(jù)格式為:打包數(shù)據(jù)格式= ‘#’+步驟1檢測結(jié)果+# + 功能號+型操作類型號+‘#’+ 步驟2檢測結(jié)果+ #+功能號+操作類型號+ ..... + ‘#’+步驟N檢測結(jié)果+功能號+ 操作類型號‘#’.每個檢測步驟中的檢測結(jié)果之間用‘#’號間隔。

  3.2 PRR8032讀寫器及PRR8152讀寫器

  PRR8032是具有專利外觀的表面嵌入式多功能中距離讀寫器.其讀寫距離最大23 cm,具有防沖撞電子標(biāo)簽讀寫功能,可同時對1O張電子標(biāo)簽的多個數(shù)據(jù)塊進行操作。

  PRR8152符合IS015693標(biāo)準的高頻工業(yè)讀寫設(shè)備,可選RS232、RS485以及TCP/IP通訊格式,適用于需要防水、防塵、防油污、防腐蝕等各種惡劣工作環(huán)境,是工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的首選讀寫機器。

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