基于ALE标准的嵌入式RFID中间件设计.docx

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1、基于ALE标准的嵌入式RFID中间件设计ronggang导语：本文讲述了EPC系统，RFID中间件，并在这根底上设计了一个基于EPCglobalALE标准的嵌入式RFID中间件，使标准的RFID中间件可以集成在浏览器上，实现一体化思想摘要：在EPC技术和射频识别RFID技术的迅速开展和广泛应用中，RFID中间件已是RFID系统的精神中枢。本文讲述了EPC系统，RFID中间件，并在这根底上设计了一个基于EPCglobalALE标准的嵌入式RFID中间件，使标准的RFID中间件可以集成在浏览器上，实现一体化思想。关键词：产品电子代码;应用层事件接口;射频识别;中间件;嵌入式系统在RFID技术迅速开

2、展并得到越来越广泛的应该的同时，也伴随着出现了两个问题：第一，在一个如此大的市场里，存在着诸多协议，还存在着各种使用和操纵不同的形形色色的浏览器，这严重阻碍了RFID技术的大规模应用;第二，怎样整合、过滤和传输这些数据使企业不会被大量的数据吞没而得不到RFID技术带来的好处是另一个急待解决的重要问题。在这种情况下，RFID中间件运因此生，并得到了快速的开展，RFID中间件可以屏蔽各种不同规格型号的浏览器和各种不同协议标准的标签，让上层应用软件得到统一、不变的接口;另外，它还负责整合和过滤数据，产生报表，使海量数据的传输和应用成为可能。目前，国内外的RFID中间件体积大，所设计只适用于PC机，不

3、能直接移植到嵌入式浏览器中，本文实现了一种可移植，可直接运行于嵌入式浏览器设备上，基于ALE标准的嵌入式RFID中间件。2EPCglobalALE标准EPC1是ElectronicProductCode产品电子代码的缩写，是美国麻省理工学院的自动识别中心Auto-ID中心提出的，其主要思想是为每一个参加物联网的产品分配一个电子标签，该标签存储了一个世界唯一的EPC码，当产品通过浏览器时，由RFID技术来读取数据，得到对应的EPC码，最后通过与互联网相连的效劳器来完成相应的EPC码的解析。EPC系统主要由EPC编码,EPC标签，EPC读写器,EPC中间件,PML物理标记语言效劳器,ONS对象名解

4、析效劳效劳器等组成。系统协议主要由RFID通讯协议，应用事件治理ALE协议等组成。EPCALE2协议是EPC中间件与浏览器模块和客户应用程序之间的接口协议.该协议定义了客户可以怎样过虑和整合来自多个浏览器的EPC标签，并面向不同的企业应用程序和浏览器定义了统一的接口，这样即使后端应用程序增加或者改由其他软件取代，或RFID读写器的种类有所改变、增加等情况发生时，其它部件不需要做修改。ALE所包含的处理经过有:接收来自一个或者多个数据源的EPC标签码;根据客户端企业应用程序要求以一定的时间间隔整合数据,过滤重复和不感兴趣的EPC码;根据客户端要求以不同的形式打包发送报告。ALE协议是基于事件的，

5、工作方式可为同步形式或者异步形式，对实时性有较高的要求，而对接收到的EPC数据的存储时间不要求很长，当收到的EPC数据已经被相关所有事件处理且发送后，该数据将可以被删除。发送数据包的文件格式是XML格式，所有要发送给客户或其他浏览器的数据封装成为XML文件，客户端将收到的数据文件后根据对应规定的XML格式解析出相应的数据信息。ALE在EPCglobal中的位置如图1，位于原始EPC检测事件层RFID标签浏览层和应用贸易逻辑层之间。图1ALE在EPCglobal网络构造中的位置3基于EPCglobalALE标准的嵌入式RFID中间件实现方案3.1本文设计的RFID中间件主要实现特点该中间件构架于

6、嵌入式系统中，它有别于运行在一般计算机上的中间件，在嵌入式系统上实现RFID中间件功能，使中间件可以集成在浏览器上。这样一方面增强了浏览器的性能，使传统哑浏览器成为名副其实的聪明浏览器，另一方面，使RFID中间件和浏览器形成一个整体，表达了Allinabox思想，这样既方便了RFID系统的安装，又降低了本钱。该中间件同时支持EPCglobalALE标准，该标准应用广泛，可以应用于不同规格型号的浏览器，支持多种标签标准，为上层应用提供统一不变的标准接口，具有很强的通用性和兼容性。该中间件还具有网络功能，具有普通的web效劳器和数据库功能，这实现了浏览器与浏览器，浏览器与客户端的网络通讯和数据缓冲

7、,且网络之间的数据都是封装成为标准的XML格式传输。3.2嵌入式RFID浏览器硬件系统平台该嵌入式RFID浏览器有三个根本的硬件模块：天线和射频模块，DSP基带板模块，主控系统模块。天线和射频模块负责射频信号的发射和接收，DSP基带模块负责对射频模块接收到的信号转换为数字信号，进展CRC校验，并把数据通过HPI接口传给主控系统模块，同时也负责对主控系统模块发出的控制命令进展解析和实现。主控系统模块主要负责整个系统的控制和标签的处理，和客户效劳响应。主控系统模块主要由ARMAT91RM9200和周边器件组成，操纵系统为arm-linux2.4.19。中间件将运行于该模块中。3.3嵌入式RFID中

8、间件软件体系构造本系统采用分层的软件体系构造，低层是Linux操纵系统和各外设接口的驱动模块，包括DSP驱动、网口驱动和串口驱动。中间层是GoAheadWeb效劳器和嵌入式数据库SQLite，上层是浏览器治理，ReadProtocol和ALE层，如图2所示。图2软件体系构造操纵系统是中间件的根底，采用嵌入式Linux作为本嵌入式RFID中间件的操纵系统，Linux支持TCP/IP，HTTP等多种协议，省去了协议移植等复杂工作，降低了中间件的开发难度，缩短了开发周期。DSP驱动、网口驱动、串口驱动，是为RFID浏览器开发的驱动模块，只需在linux的支持上作些修改。Linux移植技术已经成熟,本

9、文不作具体的阐述。GoAheadWeb效劳器是一款主要面向嵌入式系统的Web效劳器，主要功能模块有平安模块，GoForm模块，CGI模块，SSLSecureSocketsLayer模块。其中平安模块中又包含内存数据库模块，主要负责存储用户信息，以及提供保密平安机制。GoForm模块主要负责处理客户提交的表单数据，并以web页面的形式返回相应的处理结果。CGI模块主要处理客户的CGI恳求。SSL模块在GoAhead中实现了SSL协议。它是本文设计嵌入式中间件的根本软件架构，系统的所有网络开发都是在这个架构上进展，GoAheadweb效劳器作为中间件的一个数据转发平台和模块承载平台，浏览器与客户端

10、之间，浏览器与浏览器之间的数据通讯都是由GoAheadWeb效劳器来完成，ALE协议实现模块ALE模块，数据库治理模块，浏览器治理模块，ReaderProtocolServer模块等的开发也是建立在GoAhead的根底上的。数据库采用SQLite，SQLite是一种小巧、免费、开源的嵌入式数据库应用软件，它提供了标准SQL语言，并且由于其工作速度较快，知足了数据的实时要求。它可以集成在应用软件中，也可以独立运行，本系统选用它主要是对原始数据进展平滑、过滤以及根据客户端的命令挑选出数据。ReaderManagement是浏览器治理模块，负责设置本浏览器的工作状态和工作形式。ReaderProto

11、col是浏览器协议效劳器，它负责治理所有与该中间件浏览器相连的浏览器，是ReaderProtocol协议在中间件上的实现。ALEServer是ALE协议效劳器，它是该系统的核心，负责向上层应用程序提供标准的ALE接口，实现各个ALE接口。3.4ALE标准在该嵌入式中间件系统中的实现怎样在RFID中间件的软件系统中实现EPCglobalALE标准，是本系统开发的核心。在系统中，我们开发了ALE模块用以实现了EPCglobalALE标准，由于中间件采用的根本软件架构是GoAheadWeb效劳器，它作了一个模块承载平台，在上面可以很好地嵌入ALE模块。ALE模块在GoAhead中的位置以及ALE模块

12、的处理流程如图3所示。图3ALE模块在GoAhead中位置以及其处理流程客户端用协议发送一个ALE命令的XML文件给效劳器端，效劳器端在GoAhead进程中接收该xml文件，然后将该文件封装成消息，根据不同的接口函数填充上详细消息类型，然后用命令消息队列传给ALE进程，在ALE进程中从命令消息队列把消息取出，根据消息的类型把XML文件交给相应的函数去解析和做相应的操纵。在ALE模块中，对于每个用户定义的ECSpec2它是一个复杂的数据构造类型，规定了怎样处理和完成一个事件周期，系统实现了四个状态：Undefine，Unrequested，Requested，Active。Undefine表示该

13、ECSpec如今已不能再使用，即将被释放;Unrequested表示该ECSpec如今处于没有用户订阅状态;Requested表示该ECSpec如今处于有用户订阅状态;Active表示该ECSpec如今正要触发线程来制作和发送报表的状态。每个不处于Undefine的ECSpec将对应一专有的子线程在ALE进程中创立，该子线程处理该ECSpec所规定的详细数据提取，报表制作和发送。各个ECSpec对应的子线程将互不干扰，子线程只跟主线程ALE进程原线程有联络，通过条件变量机制实现主线程对子线程的触发和控制。系统在根据对应的ECSpec要求进展数据提取、过滤、整合时，将与数据库系统模块互相结合。数

14、据库系统模块首先把从浏览器读到的原始数据进展滤除重复多余的EPC码，并屏蔽各种不同浏览器数据格式的差异，统一数据格式后将数据送入到数据库SQLite中，成为数据库操纵的数据源。系统的数据提取等操纵就是在该数据源中进展的，这些操纵是通过应用SQLite自身标准SQL语言来实现的。在相应的数据操纵完成后，必须把数据源中的过期数据进展删除。在完成了数据的提取和整合后，系统将把数据根据对应ECSpec的详细要求封装成为XML格式，并以TCP方式发送给所订阅的用户。4完毕语本文作者研究的创新点是在基于EPCglobalALE标准，怎样设计构架于嵌入式系统中的RFID中间件方面上，提出了比拟明晰的思路，并

15、按照该思路实现了基于EPCglobalALE标准的嵌入式RFID中间件，经编译运行测试，该系统体积小、稳定可靠、实时性好、并行处理速度高，可广泛应用于嵌入式RFID浏览器系统中。参考文献：1AUTO-IDCenter,TheEPCglobalArchitectureFramework,EB/OL.2AUTO-IDCenter,TheApplicationLevelEventsALESpecificationVersion1.0EB/OL.3王学龙.嵌入式Linux系统设计与应用.清华大学出版社,20014KlausFinkenzeller著,陈大才编译.射频识别RFID技术北京：电子工业出版社,20015芦东昕，李强，柳长安.基于ARM的RFID浏览器设计J.微计算机信息,2006,10-2：286-288