用單一處理器簡化RFID讀取器設(shè)計(jì)

目前大多數(shù)RFID讀取器必須使用一個(gè)以上的處理器才能符合應(yīng)用裝置需求，透過使用匯聚型（Convergent）處理器，以單一處理器即可滿足。本文將聚焦于RFID讀取器的功能，探索必須在RFID讀取器上執(zhí)行的基本軟件元件以及伺服器連結(jié)，并提供利用單一處理器完成相關(guān)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)定建議。

　　一、RFID應(yīng)用概述

　　由于能對(duì)多重品項(xiàng)進(jìn)行同時(shí)監(jiān)測，而不需要有人去＂觸碰＂每個(gè)品項(xiàng)（例如：使用手持式條碼掃描器），是故，RFID技術(shù)使許多新型態(tài)的應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，能夠因?yàn)榇俗詣?dòng)化辨識(shí)而獲益的應(yīng)用領(lǐng)域類型，包括了像是存貨控制、后勤管理（logistics management）、監(jiān)控、以及收費(fèi)系統(tǒng)等各種不同的區(qū)域。

　　目前最普遍并以商品為導(dǎo)向的通用產(chǎn)品碼（UPC）是一種一維（1 D）條碼，幾乎是在每一樣能夠供大眾購買的物品上。此條碼中包含了被黏貼品項(xiàng)的相關(guān)資訊，可能也包括了該品項(xiàng)的建議零售價(jià)亦或是生產(chǎn)地點(diǎn)與日期。1 D與2 D條碼也可以被用來追蹤某項(xiàng)物品的運(yùn)送細(xì)節(jié)。

　　RFID技術(shù)利用產(chǎn)品電子編碼（EPC）取代了UPC，其形式為一組位元串流。EPC至少允許包含于同一組條碼中的相同型態(tài)資訊可以被自動(dòng)的搜集與進(jìn) 行遠(yuǎn)端存取，使得人的介入最小化。此外，EPC可以包含更多被貼上標(biāo)簽之品項(xiàng)的獨(dú)特辨識(shí)（unique identifying）特性相關(guān)資訊，即便是有許多相同品項(xiàng)。還有，不同于常見的條碼，不論品項(xiàng)朝向哪個(gè)方向或是周遭的照明條件如何都沒有關(guān)系，這些品項(xiàng)仍然可以被偵測到并加以追蹤。霧氣、黑暗、甚至倉庫里的灰塵都沒有影響。

　　以下是目前一些RFID系統(tǒng)的主要應(yīng)用案例：

　　·超級(jí)市場的食物集貨架以及箱子，它們可以對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行追蹤，并且對(duì)資產(chǎn)集中處提供更良好的管理。由于具有能夠?qū)懭?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/標(biāo)簽">標(biāo)簽的 能力，因此可以加入額外的資訊（例如：出售截止日期）。此外，可以利用自動(dòng)化重新訂貨來保持貨架上有適當(dāng)?shù)拇尕洝?/p>

　　·在圖書館中，它們可以用來使借還書的程序自動(dòng)化，在以往，這些程序都必須利用條碼掃瞄器逐一的讀取標(biāo)簽以進(jìn)行辨識(shí)。

　　·使用在衣服標(biāo)簽上，它們可用以辨識(shí)品項(xiàng)的真正來源。藉由使用標(biāo)簽中的辨識(shí)數(shù)字，品項(xiàng)得以被證實(shí)其可靠性，或者是被挑選出來調(diào)查其是否為偽造的。

　　·在制藥工業(yè)中，它們可以用以保護(hù)產(chǎn)品，避免仿冒品的供應(yīng)。

　　·在運(yùn)動(dòng)競賽中，它們可以在長距離賽跑中精確地追蹤一個(gè)賽跑者的進(jìn)度。

　　二、RFID系統(tǒng)概觀

　　RFID使用位元串流的無線射頻（RF）傳送方式來與物件進(jìn)行溝通、辨識(shí)、分類、或追蹤。每個(gè)物件都擁有其專屬的RFID標(biāo)簽（也可以稱為答詢機(jī)：Transponder）。整體的系統(tǒng)會(huì)配備有標(biāo)籤讀取器，為接收來自于每個(gè)標(biāo)簽上的RF能量的子系統(tǒng)。讀取器內(nèi)建的軟件會(huì)負(fù)責(zé)詢問、解碼、以及處理接收到的標(biāo)簽資訊；它還會(huì)跟存有標(biāo)簽資料庫以及其他相關(guān)資訊的庫存系統(tǒng)進(jìn)行溝通。圖1所示為RFID系統(tǒng)的概念性圖解。

　　圖1 RFID系統(tǒng)的簡化圖解

　　在系統(tǒng)前端，“信號(hào)鏈”（signal chain）從粘貼在物品上的小標(biāo)簽（tag）開始；當(dāng)此標(biāo)籤位在特定的區(qū)域時(shí)，RFID讀取器將會(huì)偵測到其存在，并讀取其以位元串流形式所傳達(dá)的資訊。在系統(tǒng)的后端，位于企業(yè)中以伺服器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)會(huì)維護(hù)與更新標(biāo)簽資料庫，發(fā)出警示或是啟用其它以資訊為基礎(chǔ)的處理程序。

　　1. RFID讀取器

　　目前大多數(shù)RFID讀取器都使用超過一個(gè)以上的處理器以滿足應(yīng)用裝置需要。通常信號(hào)處理器會(huì)連接到一組模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）以及一組數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）上。接著網(wǎng)路處理器會(huì)與本地或是遠(yuǎn)端的伺服器進(jìn)行溝通以便儲(chǔ)存或是讀取資訊。

　　RFID讀取器對(duì)個(gè)別獨(dú)立的標(biāo)簽與追蹤／管理系統(tǒng)之間提供了連結(jié)。除了具有多樣的尺寸外型之外，它通常也都小到足以掛載于柜臺(tái)、三腳架、或是墻上。依據(jù)應(yīng)用裝置以及運(yùn)作上的條件，可能會(huì)同時(shí)使用多重的讀取器以便在特定區(qū)域內(nèi)提供足夠的服務(wù)能力。舉例來說，在倉庫中的讀取器網(wǎng)路可以確保所有從A點(diǎn)移送到B點(diǎn)的集貨架，都能百分之百的被查詢過并記錄下來。

　　總體而言，讀取器提供了三項(xiàng)主要的功能：與標(biāo)簽進(jìn)行雙向溝通，以便將每個(gè)標(biāo)簽區(qū)隔開來；將接收到的資訊做初步處理；連接將資訊連回企業(yè)中的伺服器。

　　RFID讀取器必須在運(yùn)作現(xiàn)場對(duì)多個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行處理─對(duì)于空間受限區(qū)域的應(yīng)用領(lǐng)域而言，這是一個(gè)相當(dāng)重要的考量（舉例來說，儲(chǔ)存在許多的工廠集貨架上有多個(gè)貼有標(biāo)簽的產(chǎn)品）。

　　在多個(gè)讀取器／標(biāo)簽的場合中，主要的挑戰(zhàn)乃是在同一時(shí)間有許多讀取器送出查詢需求，而也有多個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行回應(yīng)時(shí)所會(huì)發(fā)生的碰撞（collision）。要避免這個(gè)問題的最常用方法，就是使用某些形式的分時(shí)多工（time-division multiplexing）演算法。這些讀取器可以設(shè)定為在不同的時(shí)間進(jìn)行查詢，而標(biāo)簽則可以設(shè)定為在經(jīng)過隨機(jī)的時(shí)間間隔之后進(jìn)行回應(yīng)，這很明顯能以嵌入式軟件來實(shí)現(xiàn)，并提供額外的彈性。

　　2. RFID 答詢機(jī)（標(biāo)簽）

　　一個(gè)RFID標(biāo)簽包含了一組IC晶片其中存有關(guān)于貼上該標(biāo)簽之物件的獨(dú)特資訊（像是EPC資料）、一組天線（通常是印刷電路的形式）用以接收來自于讀取器的RF能量與傳送資訊、以及某些類型的外殼～用來將標(biāo)簽的元件加以封裝。特別需要記得的是，前述所提到的「物品（object）」一詞適用于任何數(shù)量的不同物件，從工廠的商品一直到動(dòng)物、人類皆適用。從標(biāo)簽到讀取器之間的距離是一個(gè)重要的系統(tǒng)變數(shù)，會(huì)受到標(biāo)簽技術(shù)的直接影響。標(biāo)簽有被動(dòng)式、主動(dòng)式、或者半主動(dòng)式。

　　·被動(dòng)式標(biāo)簽

　　被動(dòng)式標(biāo)簽是最簡單的型態(tài)。它們唯一的供電是藉由來自于讀取器所傳送的RF能量，因而不需要內(nèi)建電池，所以它們比較便宜、結(jié)構(gòu)較耐用、以及相當(dāng)?shù)男∏桑ɡ纾捍蠹s是拇指指甲般的大?。?。然而，被動(dòng)式標(biāo)簽的讀取器對(duì)標(biāo)簽范圍（reader-to-tag range）是有限的，因?yàn)槠渌邮盏降墓β嗜Q于它們和RFID讀取器的實(shí)體接近程度。

　　鏈結(jié)的范圍也會(huì)因所選擇的RF頻率而受到影響。低頻率（LF）標(biāo)簽通常是采用 125 kHz到 135 kHz的頻譜區(qū)間，因?yàn)樗鼈兊姆秶喈?dāng)有限，而它們主要是用于存取控制以及動(dòng)物用標(biāo)簽等方面。高頻（HF）標(biāo)簽最常在13.56 MHz波段下運(yùn)作，范圍可以達(dá)到數(shù)尺。它們最常使用在簡單的一對(duì)一物件讀取上，像是存取控制、收費(fèi)系統(tǒng)、以及可攜式品項(xiàng)的追蹤，好比圖書館的書籍。

　　在另一方面，UHF標(biāo)簽的運(yùn)作頻率是從850 MHz到950MHz之間，并且具有相當(dāng)長距離的范圍～10呎或更遠(yuǎn)。此外，因?yàn)闈撛诘母箢l寬，所以讀取器可以同時(shí)對(duì)許多這類型的標(biāo)簽進(jìn)行查詢，這點(diǎn)和低頻率的一對(duì)一標(biāo)簽讀取處理程序相反。這個(gè)特性可以協(xié)助將特定區(qū)域內(nèi)的多重讀取器需求最小化，也使得UHF標(biāo)簽在業(yè)界的存貨追蹤與控制方面之應(yīng)用上非常受到歡迎。然而UHF標(biāo)簽無法有效的穿透液體，這是它的主要缺點(diǎn)，也使得它們無法使用在充滿液體的物品上，像是飲料以及人體。想要追蹤這些品項(xiàng)，通常會(huì)以 HF標(biāo)簽來取代。

　　·半主動(dòng)式標(biāo)簽

　　如同被動(dòng)式標(biāo)簽一樣，半主動(dòng)式標(biāo)簽會(huì)將RF能量反射（而非傳送）回標(biāo)簽讀取器上，以便送出辨識(shí)資訊。然而這些標(biāo)簽中還包含了用以供電給其內(nèi)建 IC 的電池。這可以使用在某些有趣的應(yīng)用領(lǐng)域上，像是標(biāo)簽內(nèi)建一組感測器。除了靜態(tài)的辨識(shí)資料外，每個(gè)答詢機(jī)還可以傳送即時(shí)的屬性，像是溫度、濕度、以及時(shí)間戳記（timestamp）等。其所使用的電池只對(duì)簡單的IC與感測器供電─不包含傳送器，半主動(dòng)式標(biāo)簽因此而可以在成本、尺寸以及收發(fā)范圍之間取得一個(gè)妥協(xié)。

　　·主動(dòng)式標(biāo)簽

　　主動(dòng)式標(biāo)簽則更進(jìn)一步，使用內(nèi)建的電池對(duì)標(biāo)簽IC（以及任何感測器）與RF傳送器供電。由于自身配備有電源，因此它們可以在更大的讀取器對(duì)標(biāo)簽（reader-to-tag）距離下運(yùn)作（可達(dá)100多公尺），也可以說，比起被動(dòng)式或半主動(dòng)式標(biāo)簽系統(tǒng)，它們讓貨品能夠更快速的通過讀取器面前。除此之外，與EPC碼比較起來，主動(dòng)式標(biāo)簽?zāi)軌驍y帶更多的產(chǎn)品資訊。

　　在負(fù)面效應(yīng)上，電池縮短了主動(dòng)式標(biāo)簽的壽命，并且提升了成本與尺寸。主動(dòng)式標(biāo)簽通常是在433 MHz以及2.4GHz的工業(yè)、科學(xué)、與醫(yī)學(xué)（ISM）波段下運(yùn)作，而這些波段可以透過世界上大多數(shù)的零件來加以達(dá)成。因此，隨著許多具有以2.4 GHz為基礎(chǔ)之802.11技術(shù)與藍(lán)芽模組的無線消費(fèi)產(chǎn)品出現(xiàn)，這些標(biāo)簽與這些元件的并存性變成了一個(gè)重要議題。

　　3. RFID讀取器的軟件架構(gòu)

　　先前已對(duì)RFID讀取器的基本功能性做過介紹，現(xiàn)在將介紹如何利用ADI的Blackfin匯聚型（convergent）處理器制作讀取器。 RFID讀取器軟件架構(gòu)的三個(gè)要素是：后端伺服器介面、中介軟件、以及前端標(biāo)簽讀取器演算法。雖然有所不同，不過這個(gè)軟件架構(gòu)的所有要素都能夠在一個(gè) Blckfin處理器上同時(shí)執(zhí)行。

　　·后端伺服器與連結(jié)

　　通常RFID讀取器會(huì)包含一組網(wǎng)路單元例如有線的乙太網(wǎng)路（IEEE 802.3）、無線的乙太網(wǎng)路（IEEE 802.11 a/b/g）、或是ZigBee（IEEE 802.15.4），用以將單一RFID讀取事件連結(jié)至中央伺服器上。中央伺服器會(huì)執(zhí)行一個(gè)資料庫應(yīng)用程式，其功能包括了匹配、追蹤、以及儲(chǔ)存。在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，還有「警示」功能的出現(xiàn)（在供應(yīng)鏈以及庫存管理系統(tǒng)上作為re-order的觸發(fā)之用，或是在安全性應(yīng)用領(lǐng)域上用以給警衛(wèi)的一個(gè)警示）。

　　附帶一提，在和后端伺服器進(jìn)行溝通時(shí)，利用執(zhí)行μClinux之高性能嵌入式處理器所構(gòu)成的讀取器，會(huì)比未使用處理器所設(shè)計(jì)的讀取器具有更多好處。由于有可靠的TCP/IP堆疊以及SQL資料庫引擎，因而大幅降低在開發(fā)過程中的主要整合負(fù)擔(dān)。

　　·中介軟件（middleware）

　　中介軟件這個(gè)術(shù)語使用在RFID時(shí)，會(huì)跟使用在其他嵌入式系統(tǒng)時(shí)的定義有些不同。以RFID的術(shù)語來說，中介軟件是介于前端RFID讀取器以及后端企業(yè)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)譯層（Translation Layer）。中介軟件會(huì)過濾來自于讀取器的資料，并確保其沒有被重復(fù)讀取或是損壞。在早期的RFID系統(tǒng)中，中介軟件是在伺服器上執(zhí)行的，但是現(xiàn)在通常都是在將資料透過企業(yè)網(wǎng)路送出之前，就先在讀取器上進(jìn)行RFID資料的過濾。這樣程度的功能性提升，是再這個(gè)應(yīng)用使用嵌入式處理器所帶來的另一項(xiàng)好處。

　　·讀取器的前端

　　發(fā)生于讀取器前端，系統(tǒng)之密集濾波以及密集轉(zhuǎn)換的信號(hào)處理程序，需要一個(gè)具有強(qiáng)大信號(hào)處理性能之元件，模擬數(shù)字（A/D）以及數(shù)字模擬（D /A）轉(zhuǎn)換器，接著從RFID讀取器的觀點(diǎn)，來將焦點(diǎn)集中在連結(jié)性上面。

　　混合信號(hào)前端（MxFE）IC形成了與標(biāo)簽進(jìn)行溝通所要使用的介面。MxFE元件為一般性用途的中頻子系統(tǒng)、包含有A/D與D/A轉(zhuǎn)換器、低噪音放大器、混頻器、自動(dòng)增益控制（AGC）電路、以及可編程的濾波器。同相及正交（IQ）資料的輸出串流直接與處理器的平行埠連結(jié)。

　　ADI的MxFE IC家族成員組成了可供使用的最高性能窄波段接收器，適用于RFID以及其他應(yīng)用領(lǐng)域。圖2所示為典型的MxFE元件之方塊圖。

圖2 具有代表性的MxFE IC-AD9861之方塊圖

　　三、Blackfin處理器于RFID之應(yīng)用

　　Blackfin處理器提供了對(duì)于有線與無線網(wǎng)路的連結(jié)性。某些處理器，像是ADSP-BF536以及ADSP-BF537，晶片中具有10- Base-T/100-Base-T乙太網(wǎng)路的媒體存取控制（MAC）。在無線方面，所有的Blackfin處理器都可以經(jīng)由SPI以及SPORT周邊，直接與802.15.4 ZigBee以及IEEE 802.11晶片組連結(jié)，不需要將處理器的全部頻寬消耗掉，就能夠達(dá)成線速（line-speed）傳輸。

　　此外，Blackfin處理器還具有一組平行周邊介面（PPI），可用以和前面曾經(jīng)提到的那些ADC與DAC直接連結(jié)。某些Blackfin處理器包含有兩組PPI，可用來更進(jìn)一步的擴(kuò)充系統(tǒng)功能。舉例來說，可以讓照相機(jī)連接到RFID讀取器上；除了RFID應(yīng)用領(lǐng)域之外，由于Blackfin 具有在同一元件上執(zhí)行系統(tǒng)控制、網(wǎng)路運(yùn)作、以及影像處理的能力，Blackfin的這些特點(diǎn)對(duì)于1D與2D條碼應(yīng)用也具有特別的吸引力。

　　在RFID應(yīng)用領(lǐng)域上，一組PPI通常是足夠使用的，這是因?yàn)镽FID讀取器對(duì)標(biāo)簽所採用的查詢方式所致。首先，PPI被設(shè)定為傳送模式，接著處理器送出一組數(shù)字序列到DAC上。所傳送的序列會(huì)被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，接著再將其做升頻轉(zhuǎn)換（up-convert）并予以送出，以刺激／喚醒本地端的 RFID標(biāo)簽，接著由其做出回應(yīng)。在此同時(shí)，經(jīng)過少量的處理器系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖后（參見EE-Note 236）PPI重新設(shè)定成為接收器，如圖3所示。使用這個(gè)方法，可以利用ADC對(duì)經(jīng)過降頻轉(zhuǎn)換（down-convert）的RF信號(hào)進(jìn)行取樣，并直接將其帶入Blackfin中。在圖示中，介于每個(gè)接收（Rx）與傳送（Tx）區(qū)間中的時(shí)間是以系統(tǒng)時(shí)鐘週期來加以量測的。所消逝的時(shí)間是讓傳送的信號(hào)抵達(dá)每一個(gè)標(biāo)簽上以及讓標(biāo)簽傳送回應(yīng)之用。

圖3 在具有單一ADC / DAC介面的RFID讀取器上，Tx/Rx序列的圖形示意

　　在某些RFID應(yīng)用領(lǐng)域中，一顆獨(dú)立的Blackfin處理器是可以當(dāng)成伺服器來運(yùn)作的。舉例來說，當(dāng)沒有大量的資料需要儲(chǔ)存和資料庫操作時(shí)。例如，假設(shè)年長的父母戴著內(nèi)建有標(biāo)簽，可以在屋內(nèi)受到監(jiān)測的手鐲。如果在一定的時(shí)間間隔內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)到任何動(dòng)作的跡象，負(fù)責(zé)監(jiān)測的機(jī)構(gòu)就可以對(duì)其朋友或是親戚發(fā)出警示。

　　組成Blackfin讀取器基礎(chǔ)架構(gòu)的軟件元件可以從＂＂網(wǎng)站上取得?？扇〉弥浖邪诵枰脕砼c混合信號(hào)相連接的驅(qū)動(dòng)程式、前端IC、以及在透過系統(tǒng)來移動(dòng)資料時(shí)非常有用的DMA驅(qū)動(dòng)程式。以μClinux為基礎(chǔ)的網(wǎng)路堆疊與SQL資料庫引擎也可以在此取得。從系統(tǒng)觀點(diǎn)來看，像是 802.11 Wi-Fi卡、USB隨身碟、以及CF卡介面等額外功能，都可以很快速地整合到Blackfin元件中。

　　四、RFID系統(tǒng)范例

　　1. 有線RFID系統(tǒng)

　　RFID最常用的領(lǐng)域是資產(chǎn)管理，可以藉由減少庫存的損失、消除不正確的遞送、在分配后勤方面的改善、以及減少缺貨狀況─這是因?yàn)槟軌蜃粉櫦浖茉趥}庫內(nèi)的移動(dòng)所帶來的結(jié)果─而獲得好處。在大型倉庫內(nèi)的RFID系統(tǒng)可以對(duì)一組裝滿了容器的集貨架，從進(jìn)入倉庫開始一直到其離開為止，全程追蹤其移動(dòng)狀況。這類型的系統(tǒng)仰賴被放置在整個(gè)倉庫里面，以及進(jìn)出貨的運(yùn)送點(diǎn)上的固定式RFID讀取器。

　　乙太網(wǎng)路供電（PoE）網(wǎng)路是一種簡化有線基礎(chǔ)架構(gòu)的方法，相當(dāng)適合這類型的應(yīng)用。在低功率應(yīng)用方面，IEEE 80.3 a/f PoE可以應(yīng)付連上網(wǎng)路的系統(tǒng)。如圖4中所示，一組PoE系統(tǒng)會(huì)包含有供電設(shè)備（PSE）以及受電元件（PD）。PSE提供電源至乙太網(wǎng)路線，而PD（針對(duì)本文所討論之目的而言）則由匯聚式網(wǎng)路處理器以及其周邊的元件所構(gòu)成。PoE的最大纜線長度建議值為100公尺，由于其具有相對(duì)的機(jī)動(dòng)性以及可以省去傳統(tǒng)的ac配線以及插座相關(guān)的成本，因而適用于許多嵌入式RFID應(yīng)用領(lǐng)域。

圖4 以PoE為基礎(chǔ)的RFID資產(chǎn)追蹤系統(tǒng)的范例

　　能夠支援嵌入式RFID應(yīng)用領(lǐng)域的網(wǎng)路處理器，除了要有RFID蒐集軟體之外，還需要具有充分的性能以及整合度，以便處理復(fù)雜的多層次IP堆疊。舉例來說，許多乙太網(wǎng)路實(shí)體層收發(fā)器（PHY）元件提供了一組狀態(tài)接腳，當(dāng)狀態(tài)改變時(shí)可用來進(jìn)行中斷動(dòng)作，這個(gè)特點(diǎn)能夠與Blackfin處理器的中斷功能密切整合，使系統(tǒng)更耐用、功耗更具效益。

　　2. 低成本的無線RFID

　　對(duì)于像是掛載于堆高機(jī)上的掃瞄器或是可攜式的掌上型掃瞄器的應(yīng)用領(lǐng)域而言，要使用有線或是PoE的運(yùn)作方式是不可能的，而必須利用如IEEE 802.11 b/g等無線通訊協(xié)定，讓RFID讀取器連接至一個(gè)無線存取點(diǎn)（圖5）。

　　Blackfin處理器能夠藉由序列或是平行介面與802.11晶片組連結(jié)。此外，由于這些處理器具有強(qiáng)大運(yùn)算能力，因而能夠支援split - MAC以及full - MAC 802.11 a/b/g的執(zhí)行。舉例來說，在對(duì)CompactFlash 802.11b卡進(jìn)行系統(tǒng)整合時(shí)可能需要的full-MAC，是透過Blackfin的非同步記憶體埠來加以接合；而split-MAC的執(zhí)行通常則是透過SPORT或是SPI介面來做接合─較低（lower）MAC會(huì)存在于無線晶片組上，而較高（upper）MAC則是在Blackfin的軟體中執(zhí)行。

圖5 無線RFID資產(chǎn)追蹤系統(tǒng)的范例

　　雖然它們的堆疊與處理需求可以在一個(gè)單核心處理器上輕易加以處理，但是無線應(yīng)用領(lǐng)域仍然在測試其性能 vs.功耗的極限。功耗的管理提供依據(jù)應(yīng)用需求的性能擴(kuò)充性，這可藉著使用ADSP–BF531這類匯聚式處理器的動(dòng)態(tài)電源管理能力來達(dá)成。這些動(dòng)態(tài)電源模式可對(duì)任何網(wǎng)路化的系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。

　　3. 雙核心因應(yīng)高性能系統(tǒng)

　　在新興應(yīng)用領(lǐng)域上，RFID技術(shù)正在與額外的元件互相搭配，像是生物統(tǒng)計(jì)用感測器或是CMOS影像感測器。如圖6所示，在安全性授權(quán)以及員工存取控制方面的先進(jìn)應(yīng)用領(lǐng)域上，RFID結(jié)合了影像分析技術(shù)，以便在一個(gè)安全的環(huán)境中不只確保剛好有N個(gè)人在房間內(nèi)，而且還要確保這些人都是「經(jīng)過授權(quán)的員工」。

圖6 RFID安全分類系統(tǒng)的范例

　　這些類型的應(yīng)用在運(yùn)算上的需求，很適合利用雙核心匯聚式處理器來加以處理，像是ADSP–BF561。額外的處理器核心不只使該元件能夠處理的運(yùn)算負(fù)荷有效加倍，同時(shí)也提供了一些不會(huì)立即顯現(xiàn)但卻會(huì)令人驚訝的結(jié)構(gòu)性優(yōu)點(diǎn)。

　　傳統(tǒng)上，雙核心處理器在每個(gè)核心上面進(jìn)行分立的工作，而且往往是不同的工作。舉例來說，一個(gè)核心可能負(fù)責(zé)執(zhí)行所有與控制相關(guān)的工作─像是網(wǎng)路運(yùn)作、跟大型倉庫的連接、RFID的蒐集、以及整體的流程控制等。這個(gè)核心也可能是作業(yè)系統(tǒng)或是系統(tǒng)核心的駐在處。同一時(shí)間，第二個(gè)核心則專注在應(yīng)用中高密度處理功能上。舉例來說，人類辨認(rèn)（human-recognition）演算法的視訊處理部分可能是在第二個(gè)核心上執(zhí)行，而產(chǎn)生出的資料封包則會(huì)被傳送到第一個(gè)核心，以便在網(wǎng)路介面上進(jìn)行傳輸。

　　雙核心的ADSP–BF561包含有雙高速L1指令和資料存儲(chǔ)器（每個(gè)核心皆有的本地存儲(chǔ)器），以及由兩個(gè)核心所共用的L2存儲(chǔ)器。每個(gè)核心都可存取相同的廣大周邊─視頻埠（video ports）、序列埠（serial ports）、計(jì)時(shí)器（timers）以及其他。如同前面所提，ADSP–BF561的一個(gè)核心可以管理RFID蒐集以及網(wǎng)路運(yùn)作的元件，而另外一個(gè)核心則可以使用在即時(shí)進(jìn)行偵測、分類、以及追蹤物件的影像分類系統(tǒng)運(yùn)作上。

　　4. μClinux作業(yè)系統(tǒng)

　　μClinux作業(yè)系統(tǒng)對(duì)于促進(jìn)網(wǎng)路連線（讀取器中最大軟件元件），以及在2006年9月的Analog Dialogue 40-09中關(guān)于耐用度以及標(biāo)準(zhǔn)的符合之關(guān)鍵需求而言，是一個(gè)相當(dāng)受到歡迎的選擇。在讀取RFID標(biāo)簽時(shí)，有必要確認(rèn)其是否能夠符合即時(shí)性需求。由于 μClinux排程器（scheduler）并不具有很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募磿r(shí)性，因此可以利用ADEOS即時(shí)排程器來將其取代，此排程器可以將μClinux的中斷很安全的予以延緩，直到即時(shí)的關(guān)鍵處理程序完成為止。這意味著前端讀取器軟件可以從ADEOS領(lǐng)域內(nèi)即時(shí)的執(zhí)行，而中介軟件以及后端伺服器介面則可以在傳統(tǒng)的μClinux環(huán)境下運(yùn)行。

　　這樣的劃分會(huì)讓使用者可對(duì)應(yīng)用做即時(shí)控制，又同時(shí)有存取所有開放原始碼軟件的好處。

　　圖7中所示為將ADI的MxFE*估用電路板連接至一組Blackfin ADSP–BF537 S*P開發(fā)平臺(tái)上，其中所執(zhí)行的是MxFE驅(qū)動(dòng)程式碼、μClinux作業(yè)系統(tǒng)、以及TCP/IP網(wǎng)路堆疊。

圖7 針對(duì)RFID讀取器應(yīng)用裝置，以Blackfin為基礎(chǔ)的*估系統(tǒng)

　　五、結(jié) 論

　　如同前述，RFID的應(yīng)用不再需有一個(gè)專屬的信號(hào)處理器來和ADC/DAC連接，以及一個(gè)微控制器來處理網(wǎng)路運(yùn)作。Blackfin這類匯聚式處理器可用以處理網(wǎng)路運(yùn)作以及控制，并且用于與轉(zhuǎn)換器的連接以及圖案匹配（pattern matching）演算法，并有助于降低RFID應(yīng)用之BOM（Bills of Material），同時(shí)加速產(chǎn)品上市時(shí)間。