分析RFID通訊組件設計與應用

引言

射頻識別技術(shù)（Radio Frequency IdentificatiON，縮寫(xiě)RFID），射頻識別技術(shù)是20世紀90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。 這個(gè)問(wèn)題的本質(zhì)就是企業(yè)的應用系統與硬件接口的問(wèn)題．因此，通透性就是整個(gè)應用的關(guān)鍵，正確抓取數據，確保數據讀取的可靠性以及有效地將數據傳送到后端系統都是必須考慮的問(wèn)題。

　　傳統應用程序與應用程序之間的數據通透是通過(guò)中間件架構解決，并發(fā)展出各種服務(wù)器應用軟件，因此，中間件的架構解決方案就成為了RFID應用的一項極為重要的核心技術(shù)，作者討論的就是RFID中間件的一個(gè)解決方案。

　　1 RFID中間件技術(shù)

　　RFID技術(shù)的基本工作原理是：標簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收讀寫(xiě)器發(fā)出的射頻信號，憑借感應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(wú)源標簽或被動(dòng)標簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(Active Tag，有源標簽或主動(dòng)標簽)：讀寫(xiě)器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進(jìn)行有關(guān)數據處理 ．中間件是介于應用系統和系統軟件之間的一類(lèi)軟件，它使用系統軟件所提供的基礎服務(wù)，銜接網(wǎng)絡(luò )上應用系統的各個(gè)部分或不同的應用，以達到資源共享、功能共享的目的．在具體實(shí)現上，中間件是一個(gè)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(gè)程序傳送到另一個(gè)或多個(gè)程序，傳送者不必等待回應．它的作用主要體現在三個(gè)方面，一是控制RFID讀寫(xiě)設備按照預定的方式工作，保證不同讀寫(xiě)設備之間配合協(xié)調；二是按照一定規則過(guò)濾數據，篩除絕大部分冗余數據，將真正有效的數據傳送給后臺信息系統；三是保證讀寫(xiě)器和企業(yè)級分布式應用系統平臺之間的可靠通信。

　　2 RFID通訊組件的結構框架

　　針對讀寫(xiě)器在各種應用軟件中的應用，作者對RFID讀寫(xiě)器的通訊指令，采用組件封裝和SDK方式，進(jìn)行了標準化，形成RFID標準組件，RFID標準組件是連接標簽讀寫(xiě)器、控制器和企業(yè)應用程序之間的標準化軟件接口程序集合，具有分布式結構，以層次化進(jìn)行組織、管理數據流，有效增加了軟件的可重用性，簡(jiǎn)化了上位機應用軟件的開(kāi)發(fā)，提高了應用軟件的可靠性和穩定性．本系統中的RFID通訊組件要求實(shí)現如下功能：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(xiě)器、配置讀寫(xiě)器參數接口，讀取、設置標簽數據接口以及統一配置軟件，其架構圖如圖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(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)自己可以在特定的平臺上運行或者通過(guò)API(Application Program Interface)運行的軟件產(chǎn)品的一組程序(文檔)集合；組件(Component)：是對數據和方法的二進(jìn)制封裝，具備跨語(yǔ)言調用，良好的可重用性，進(jìn)程獨立性等優(yōu)點(diǎn)。

　　3 RFID通訊協(xié)議格式

　　RFID通訊組件最重要的是對數據的處理．作者重點(diǎn)介紹讀寫(xiě)器對數據的處理，即通訊協(xié)議格式．文中所使用的讀寫(xiě)器是某公司的高頻工業(yè)讀寫(xiě)器系列，包含PRR8160讀寫(xiě)器、PRR8152讀寫(xiě)器、PRR8032讀寫(xiě)器．下面將簡(jiǎn)單介紹本軟件中所涉及的這幾種RFID 讀寫(xiě)器，重點(diǎn)介紹PRR8160讀寫(xiě)器。
　　
　　3．1 PRR8160讀寫(xiě)器

　　PRR8160是一款應用于工業(yè)流水線(xiàn)上，進(jìn)行數據采集、流水線(xiàn)控制、跟蹤管理的可編程智能數據終端機．具有TCP、UDP、RS232多種通訊方式，有極強的現場(chǎng)編程功能，適應性極強．其系統采用兩級聯(lián)網(wǎng)結構，采用UDP協(xié)議進(jìn)行通訊，即管理主機通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)生產(chǎn)數據輸入終端機所在的IP地址對終端機進(jìn)行數據訪(fǎng)問(wèn)和參數設置．設備工作狀態(tài)采用聯(lián)機工作方式：即設備將得到的用戶(hù)的完整操作記錄保存在RAM 內，并主動(dòng)上傳到管理主機，如果設備沒(méi)有接收到上位機的正確返回響應(超時(shí)時(shí)間N可以由用戶(hù)定義)，設備將再次上傳，直至成功為止，但是當設備再次得到用戶(hù)新的完整操作記錄，原有的RAM記錄將被轉移到FLASH內存儲．工作時(shí)若網(wǎng)絡(luò )斷開(kāi)，終端機可以自動(dòng)存儲工作的記錄，當網(wǎng)絡(luò )連接正常后，自動(dòng)上傳數據。

　　設備支持ARP，ICPM(ping)，IP，UDP網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議，數據傳輸方式默認采用UDP協(xié)議，不支持數據包分組操作．數據編碼方式采用HEX的數據格式操作，所有通訊數據采用“以太網(wǎng)CRC校驗”方式，其中UDP層加UDP校驗，應用數據層再加“和校驗”方式，具體校驗方式采用從報頭至報尾所有的協(xié)議數據按16進(jìn)制做累加，對256取模后的十六進(jìn)制數．應用數據層的通訊協(xié)議格式如表1～3所示，其中數據單位為bit。

其中：數據長(cháng)度為有效數據報文的長(cháng)度；和校驗為整個(gè)數據報文的校驗位．有效數據部分的報文格式為：類(lèi)型編號|數據|.......|類(lèi)型編號|數據：

　　終端機檢測到的打包數據格式為：打包數據格式= ‘#’+步驟1檢測結果+# + 功能號+型操作類(lèi)型號+‘#’+ 步驟2檢測結果+ #+功能號+操作類(lèi)型號+ ..... + ‘#’+步驟N檢測結果+功能號+ 操作類(lèi)型號‘#’．每個(gè)檢測步驟中的檢測結果之間用‘#’號間隔。

　　3．2 PRR8032讀寫(xiě)器及PRR8152讀寫(xiě)器

　　PRR8032是具有專(zhuān)利外觀(guān)設計的表面嵌入式多功能中距離讀寫(xiě)器．其讀寫(xiě)距離最大23 cm，具有防沖撞電子標簽讀寫(xiě)功能，可同時(shí)對1O張電子標簽的多個(gè)數據塊進(jìn)行操作。

　　PRR8152符合IS015693標準的高頻工業(yè)讀寫(xiě)設備，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(dòng)化控制領(lǐng)域的首選讀寫(xiě)機器。