基于A(yíng)RM的RFID中間件系統設計

引 言

　　RFID中間件在RFID讀寫(xiě)器和應用程序之間起橋梁作用。應用程序端使用中間件所提供一組通用的應用程序接口(API)，即能連到RFID讀寫(xiě)器，采集RFID標簽數據。即使存儲RFID標簽情報的數據庫軟件或后端應用程序增加或改由其他軟件取代，或者讀寫(xiě) RFID讀寫(xiě)器種類(lèi)增加等情況發(fā)生時(shí)，應用端不需修改也能處理，省去多對多連接的維護復雜性問(wèn)題。嵌入式RFID中間件在RFID的大規模應用中將扮演重要的角色。在具體應用部署過(guò)程中，會(huì )有大量的嵌入式設備充當邊緣中間件的硬件平臺。對于眾多有意從事中高端RFID讀寫(xiě)器開(kāi)發(fā)的硬件廠(chǎng)商而言，借助嵌入式 RFID中間件迅速實(shí)現硬件集成基礎之上的軟件集成，是幫助硬件廠(chǎng)商快速升級產(chǎn)品系列，滿(mǎn)足企業(yè)拓展市場(chǎng)和業(yè)務(wù)范圍需要的有效舉措。通透性是這種系統整個(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。

　　ARM處理器是當今應用最為廣泛的處理器芯片之一，低功耗、低成本、高性能等特點(diǎn)使其在消費電子類(lèi)產(chǎn)品中的競爭力日趨顯著(zhù)。本文提出了一種基于ARM的支持多通信平臺的RFID中間件系統設計，可以更廣泛、更豐富地推動(dòng)RFID應用。

　　1 硬件設計

　　AutO_ID中心曾提出了名為Savant的RFID中間件概念的雛形，并制定出相應的1．0規范草案、技術(shù)手冊和原型系統，明確了RFID中間件的最原始功能。在此基礎上，本系統應有以下功能：

　?、俟芾碜x寫(xiě)設備，支持多種讀寫(xiě)器(包括不同廠(chǎng)商、不同類(lèi)型)。

　?、诓杉?、過(guò)濾并緩存數據。

　?、厶峁瞄_(kāi)發(fā)接口。

　?、芘cEPC體系標準服務(wù)交互：*、PML。

　?、葜С侄嗤ㄐ牌脚_，如Internet、GSM、GRPS和CDMA。

　?、尥庠O的集成控制與協(xié)同，實(shí)現嵌入式RFID中間件的柔性設備控制。

　　硬件系統框圖如圖1所示。

　　1．1 ARM核微處理器

　　本系統在功能上分為有線(xiàn)通信模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊、人機交互模塊和核心模塊。本設計采用Samscmg公司203 MHz的ARM920T內核的處理器S3C2410。

　　S3C2410微處理器是一個(gè)多用途的通用芯片，內部集成了微處理器和常用外圍組件，可用于各種領(lǐng)域，指令處理速度達到200MIPS。其特性包括：擴展總線(xiàn)最高頻率為100MHz，32位數據，27位外部地址線(xiàn)，存儲控制器(8個(gè)存儲體)包含RAM(SDRAM)控制器、NAND控制器；復位時(shí)引導芯片選擇(8、16位存儲或NAND可供選擇)；4個(gè)帶有PWM的16位定時(shí)器，多達55個(gè)中斷源的中斷控制器；3個(gè)UART，支持IrDA 1．O；4個(gè)DMA通道(支持外設DMA)；支持STN與TFTL LCD控制器；2個(gè) USB口；I2C-Bus接口；2個(gè)串行外圍接口電路(SPI)和SD卡接口。此外，S3C2410上可以移植標準Linux操作系統，使得程序開(kāi)發(fā)更加簡(jiǎn)單。

　　1．2 主板模塊

　　系統內存部分由1片8M×16位數據寬度的Flash，共16 MB Flash(Intel E28F128J3C)，讀寫(xiě)周期150 ns；2片16M×16位數據寬度的SDRAM(HY57V561620BT)構成，共64 MB SDRAM。

　　S3C2410提供8路片選nGCSn[0～7]，每個(gè)片選都指定了固定的地址，每個(gè)片選固定間隔為128 MB。系統內存由2片16M×16位數據寬度的SDRAM拼成32位模式，公用nGCS6。共64 MB RAM。起始地址為Ox30000000。nGCS0接的是一片8M×16位數據寬度的Intel E28F128 Flash，安裝在BANK0，起始地址為0x0。其中內核燒寫(xiě)的起始地址為Ox40000，根文件系統RAM～DISK燒寫(xiě)的起始地址為 Oxl40000。

　　1．3 人機交互模塊

　　系統利用GPIO口提供4個(gè)按鍵，以便能夠響應按鍵中斷，并獲取鍵值。利用EINT4使用。 PS2鍵盤(pán)。S3C2410自帶LCD控制器和觸摸屏接口。本系統使用型號為L(cháng)Q035Q7DB02的LCD液晶顯示屏，采用MAX1*．作為電源驅動(dòng)器。MAX1*是美國Maxim公司生產(chǎn)的有源矩陣液晶顯示器開(kāi)關(guān)電源，具有升壓、雙路輸出鎖相等特點(diǎn)，還提供一個(gè)LCD底板驅動(dòng)器。

　　1．4 有線(xiàn)通信模塊

　　該模塊包括RS-232串行接口和1個(gè)10／100M自適應以太網(wǎng)接口。本系統采用一種單電源、低功耗RS-232芯片MAX3232。13、8腳接收：RS-232電平，最大值可達±25 V，從而12、9腳輸出TTL電平，低電平不大于O．4V，高電平不低于Vcc-O．6 V；11、10腳輸入TTL電平，14、7腳輸出RS-232電平，最小幅值大于±5．0 V，典型值為±5．4 V。當向外發(fā)送數據時(shí)，TXD1有一個(gè)下降沿，指示燈LED亮，經(jīng)過(guò)MAX3232，TTL電平轉化為RS-232電平。當接收外部數據時(shí)，RXD1有一個(gè)下降沿，指示燈LED亮，外部RS-232電平經(jīng)過(guò)MAX3232轉化為T(mén)TL電平進(jìn)入微處理器。

　　系統通過(guò)外接1片DM9000以太網(wǎng)MAC芯片擴展了一個(gè)10／100M自適應的以太網(wǎng)接口，占用資源nGCS1／EINTO。DM9000是 Davicom公司的一個(gè)全雙工高速以太網(wǎng)控制處理器，內部集成了10／100M PHY、MAC、MMU和4 KB Dword SRAM。兼容3．3 V和5 V供電。它提供8位、16位和32位3種接口，4路多功能GPIO。此外DM9000還集成有接收緩沖區。S3C2410X支持2路USB HOST接口，支持高速、低速USB設備。

　　1．5 無(wú)線(xiàn)通信模塊

　　無(wú)線(xiàn)技術(shù)是目前通信發(fā)展中最具有活力和前景的技術(shù)，支持無(wú)線(xiàn)接人的RFID中間件可以部署于無(wú)固定網(wǎng)絡(luò )基礎設施的場(chǎng)景，降低有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )部署成本。RFID中間件還可以用無(wú)線(xiàn)通信方式向用戶(hù)傳輸信息，提高信息傳遞的實(shí)時(shí)性。通過(guò)在系統中實(shí)現GPRS (General Packet Radio Service)模塊，使系統具備移動(dòng)通信功能。GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，以分組模式在PLMN和與外部網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)的內部網(wǎng)上傳輸。理論上， GPRS可提供高達115 kbps的傳輸速率，但實(shí)際上用戶(hù)用到的帶寬大約為40 KB

　　～100KB。GPRS分組交換接人時(shí)間小于1 s，廣泛支持IP協(xié)議。GPRS的這些特點(diǎn)提供了一個(gè)完備的基于TCP／IP協(xié)議的通信解決方案。GPRS與Internet連接原理框圖如圖2所示。

　　GPRS通信模塊使用Sony Ericsson公司的GR47來(lái)實(shí)現GPRS上網(wǎng)的功能。GR47是GSM／GPRS全套語(yǔ)音和數據功能的工業(yè)級的先進(jìn)無(wú)線(xiàn)模塊，所有的功能都集中在一塊集成的芯片內，內嵌TCP／IP協(xié)議棧。