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基于ARM平台的RFID中间件系统设计

来源:互联网

RFID中间件充当RFID阅读器和应用之间的桥梁。应用程序端使用由中间件提供的一组通用应用程序编程接口(API)连接到RFID读取器以收集RFID标签数据。即使存储RFID标签信息的数据库软件或后端应用程序被其他软件添加或替换,或者当读写RFID读取器的数量增加时,也可以不经修改地处理应用程序,从而消除了多对多连接。维护复杂性问题。嵌入式RFID中间件将在RFID的大规模应用中发挥重要作用。在应用程序部署过程中,将有大量嵌入式设备作为边缘中间件的硬件平台。对于许多对高端RFID阅读器开发感兴趣的硬件制造商而言,嵌入式RFID中间件可以快速实现基于硬件集成的软件集成,这有助于硬件制造商快速升级产品线,以满足企业扩大市场和服务的需求。 。需要有效措施。渗透性是这种系统整个应用的关键。正确捕获数据,确保数据读取的可靠性以及有效地将数据传输到后端系统是必须考虑的问题。 ARM处理器是当今使用最广泛的处理器芯片之一。其低功耗,低成本和高性能使其在消费电子产品中越来越具有竞争力。本文提出了一种基于ARM的RFID中间件系统,该系统支持多种通信平台,可以更广泛,更丰富地推动RFID应用。

1硬件设计

AutO_ID中心提出了称为Savant的RFID中间件概念的原型,并开发了相应的1.0草案规范,技术手册和原型系统,以阐明RFID中间件的原始功能。在此基础上,系统应具有以下功能:

1管理读写设备,支持各种读卡器(包括不同厂家,不同类型)。

2收集,过滤和缓存数据。

3提供应用程序开发界面。

4与EPC系统标准服务互动:ONS,PML。

5支持多种通信平台,如Internet,GSM,GRPS和CDMA。

6集成控制和外设协调,实现嵌入式RFID中间件的灵活设备控制。

1.1 ARM核微处理器

该系统在功能上分为有线通信模块,无线通信模块,人机交互模块和核心模块。此设计使用Samscmg 203 MHz ARM920T核心处理器S3C2410。

S3C2410微处理器是一款多功能通用芯片,集成了微处理器和通用外设组件,可用于各种应用,指令处理速度高达200 MIPS。其功能包括:扩展总线的最大频率为100MHz,32位数据,27位外部地址线,内存控制器(8个bank)包含RAM(SDRAM)控制器,NAND控制器;复位期间的芯片选择(8位,16位存储器或NAND可用); 4个带PWM的16位定时器,最多55个中断源中断控制器; 3个支持IrDA的UART 1. O; 4个DMA通道(支持外设DMA);支持STN和TFTL LCD控制器; 2个USB端口; I2C总线接口; 2个串行外围接口电路(SPI)和SD卡接口。此外,标准Linux操作系统可以移植到S3C2410上,使程序开发更容易。

1.2主板模块

系统存储器由单个8M×16位数据宽度的Flash组成,共16 MB Flash(Intel E28F128J3C),读写周期150 ns;两个16M×16位数据宽度的SDRAM(HY57V561620BT),共有64 MB SDRAM。

S3C2410提供8个芯片来选择nGCSn [0~7]。每个芯片选择固定地址,每个芯片选择128 MB的固定间隔。系统存储器由两个16M×16位数据宽度SDRAM组成一个32位模式,通用nGCS6。总共64 MB RAM。起始地址是Ox30000000。 nGCS0连接到8M×16位数据宽度的Intel E28F128 Flash,安装在BANK0中,从0x0开始。内核编程的起始地址是Ox40000,根文件系统RAM~DISK的起始地址是Oxl40000。

1.3人机交互模块

系统使用GPIO端口提供四个按钮来响应密钥中断并获取密钥值。与EINT4一起使用。 PS2键盘。 S3C2410配备LCD控制器和触摸屏界面。该系统使用MAX1664型号为LQ035Q7DB02的LCD显示器。作为动力驱动力。 MAX1664是美国Maxim的有源矩阵液晶显示开关电源。它具有升压,双输出锁定和LCD背板驱动器。

1.4有线通信模块

该模块包括RS-232串行接口和10/100M自适应以太网接口。该系统采用单电源,低功耗RS-232芯片MAX3232。 13,8引脚接收:RS-232电平,最大值可以达到±25 V,所以12,9引脚输出TTL电平,低电平不超过O. 4V,高电平不低于Vcc-O。 6 V; 11和10脚输入TTL电平,14和7脚输出RS-232电平,最小幅度大于±5.0 V,典型值为±5.4 V.发送数据时,TXD1有下降沿和指示灯LED亮起。在MAX3232之后,TTL电平转换为RS-232电平。接收外部数据时,RXD1有一个下降沿,指示灯亮,外部RS-232电平由MAX3232转换为TTL电平进入微处理器。

该系统通过外部连接DM9000以太网MAC芯片扩展10/100M自适应以太网接口,占用资源nGCS1/EINTO。 DM9000是Davicom的全双工高速以太网控制处理器,集成了10/100M PHY,MAC,MMU和4 KB Dword SRAM。兼容3.3 V和5 V电源。它提供8位,16位和32位接口以及4路多功能GPIO。此外,DM9000还集成了接收缓冲区。 S3C2410X支持两个USB HOST接口,支持高速,低速USB设备。

1.5无线通信模块

无线技术是目前通信发展中最具活力和前景的技术。支持无线接入的RFID中间件可以部署在没有固定网络基础设施的场景中,从而降低了有线网络部署的成本。 RFID中间件还可以通过无线通信向用户传输信息,从而提高信息传输的实时性。该系统通过在系统中实现GPRS(通用分组无线服务)模块而配备有移动通信功能。 GPRS是通用分组无线业务的缩写,其在PLMN上以分组模式发送,并且与外部网络互连的内联网。从理论上讲,GPRS可以提供高达115 kbps的传输速率,但实际上用户使用的带宽约为40 KB

〜100KB。 GPRS分组交换接入时间小于1秒,广泛支持IP协议。 GPRS的这些特性提供了基于TCP/IP协议的完整通信解决方案。

GPRS通信模块使用索尼爱立信GR47实现GPRS上网功能。 GR47是一款工业级高级无线模块,具有完整的GSM/GPRS语音和数据功能。所有功能都集中在具有嵌入式TCP/IP协议栈的集成芯片中。

1.6电源设计

该系统的核心模块采用3.3 V/0.5 A DC单电源供电。由于核心模块功耗较低,因此系统使用LT10856线性稳压器芯片,该芯片使用电路板上的铜箔作为散热器,并由9 V/0.8 A直流电源供电。

在其他应用设计中,根据功耗要求,可以选择线性稳压器源方案和开关稳压器源方案。对于前一种选择,可以获得低噪声,低成本和其他益处,但同时存在诸如低效率和大发热的缺点;对于开关电源方案,它与线性电源的优点和缺点正好相反。

1.7其他外围设备

该系统提供两个USB HOST接口,可支持各种USB设备,如USB闪存盘和USB摄像头。通过开发不同的设备驱动程序可以有效地扩展它。

UDA1380音频编解码器可以有效支持MD,CD和MP3格式的音频文件播放。

2软件设计

Linux功能强大,开源免费,具有强大的平台可扩展性,符合POSIX标准,并具有强大的网络功能。这些特点近年来在嵌入式领域得到了快速发展,并已渗透到信息家电,网络设备和手持终端市场。因此,系统依赖Linux操作系统来开发应用程序。中间件软件是一个多层次,多模块的软件系统,分为三个层次,如图3所示。

系统配置层:实现系统配置功能,调用下层提供的一些功能接口,不仅可以添加下层的基本处理单元,还可以有效地配置处理单元的一些参数。它包括Web服务器接口模块和远程控制信息模块。

数据逻辑层:实现软件系统的基本功能,包括读取器命令处理,标签过滤处理,对象域名服务(ONS)接口和企业服务器接口交互(可能改变为与PC中间件交互)。该级别完成了系统的逻辑功能,包括设备管理模块,数据过滤模块,ONS查询模块(保留)和企业级服务器接口模块。

Infrastructure层:提供系统操作所需的基本功能,如数据库访问功能和内存管理功能,为其他模块提供统一稳定的接口,屏蔽一些差异。该层次结构包括网络管理模块,存储器管理模块(保留)和数据库访问模块。

2.1 Linux移植

在嵌入式开发中,将操作系统移植到开发板是嵌入式应用程序开发的前提和基础。 ARM Linux是ARM体系结构的嵌入式Linux操作系统。在编译Linux内核之前,必须首先为特定硬件配置内核,包括系统类型的配置。该系统选择ARM系统类型。配置通用内核选项,块设备和文件系统后,您可以编译已修改的内核文件并生成内核映像的自解压缩压缩文件。通过运行make clean dep zImage来编译文件,系统将在/arch/armnommu/boot目录中生成内核映像zImage,并将zImage下载到Flash中的64K地址。在运行时,将U-Boot复制到SDRAM中的OxOc300000地址并启动zImage; zImage将对其进行解压缩,将其解压缩到SDRAM中的OxOc080000地址并开始运行。内核启动后,系统将使用romfs作为根文件系统。在linux-dist目录中运行make menuconfig命令以配置Linux文件系统。

2.2 RFID标签数据处理

系统读取的RFID标签数据主要在中间件中进行数据管理,编码管理和过滤规则管理,然后存储在本地数据库中。数据管理包括数据验证,数据处理和数据存储;编码管理意味着设置编码规范,可配置为支持不同的数据编码规范;过滤规则管理可以支持用户配置数据过滤规则。系统的基本过程如图4所示。

用户的参数配置信息通过消息队列发送到中间件软件,软件分析发送的数据,并对系统的工作状态进行一定的调整。同时,系统通过网络处理模块接收网络端口上的读写器发送的数据,并将数据分为两类:标签数据和读写器管理数据。系统的每个读取器实例都有自己的数据处理线程,分析其唯一的数据格式以形成统一的数据,并调用读取器的处理方法,并将解析的数据与读取器特定的数据处理参数相结合,过滤和转发标签数据。整个系统中有一个管理命令处理线程,用于轮询每个读者的管理命令处理队列。如果存在命令数据,则调用特定于读取器的处理方法来处理数据。

结论

本文提供了一种支持多种通信平台的嵌入式RFID中间件系统设计。支持无线接入的RFID中间件可以在没有固定网络基础设施的情况下部署,从而降低有线网络部署的成本。 RFID中间件还可以通过无线通信向用户或系统发送信息,从而提高信息传输的实时性。

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