RFID 是射頻識別技術的英文(Radio Frequency Identification ,RFID)的縮寫[ 1 ] ,又稱電子標簽,射頻識別技術是20 世紀90 年代開始興起的一種自動識別技術,射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術. RFID 射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境.RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便[ 2 ] .

　　中間件是一種獨立的系統軟件或服務程序,分布式應用軟件借助這種軟件在不同的技術之間共享資源.中間件位于客戶機/ 服務器的操作系統之上,管理計算資源和網絡通訊.是連接兩個獨立應用程序或獨立系統的軟件.相連接的系統,即使它們具有不同的接口,但通過中間件相互之間仍能交換信息.執行中間件的一個關鍵途徑是信息傳遞.通過中間件,應用程序可以工作于多平臺或OS 環境.簡單的說,中間件是位于平臺(硬件和操作系統)和應用之間的通用服務,這些服務具有標準的程序接口和協議.針對不同的操作系統和硬件平臺,它們可以有符合接口和協議規范的多種實現[ 3 ] .

　　RFID是2005 年建議企業可考慮引入的10 大策略技術之一,而中間件(Middleware) 可稱為是RFID運作的中樞,因為它可以加速關鍵應用的問世,這樣關鍵的應用軟件(Killer Application)才能迅速推廣.本文結合‘基于RFID汽車防盜系統的設計與實現’課題,利用RFID 技術來解決汽車盜搶問題.主要是設計1 個通過上層傳達的格式信息對接收到的RFID進行解析和傳遞的中間件.

　　1 基于RFID 訪問數據的中間件的功能和設計

　　中間件是1 種可復用軟件,工作在系統層面和應用層面之間,為上層的應用程序提供統一的服務接口,為下層不同的硬件或軟件提供不同數據接口,從而兼容了不同的硬件和軟件,對上層屏蔽了這些差別,以便于上層進行簡單方便的應用.可以看出,中間件是解決上述問題的最好形式.本文中設計的中間件,即是兼容了所有RFID tag 的獲取途徑,對上層屏蔽了這些不同器件的差別.同時接受上層的定制,獲得具體的RFID tag 的格式信息,包括長度,某幾位對應的數據類型等.根據具體的定制,中間件將RFID tag 解析成一組不同數據類型的數據.最后,根據需求的不同,將這組數據按不同的方式返回上層(圖1) .

圖1 基于RFID訪問數據的中間件的功能

　　圖1 中可以看到,獲取RFID tag 的不同途徑包括幾類.第一是不同類型的RFID讀取器,它們直接從一個RFIDLable 上讀取其tag .一般來說,在不同的應用中,才會用到不同類型的RFID 讀取器.第二是GPRS 網絡,或者internet 網絡,或其他無線或有線網絡.大部分RFID讀取器是分散的,可能無法通過有線網絡互連,大部分時候采用GPRS 網絡互相通信.網絡傳遞中,RFID 信息的傳遞還是以解析的RFID tag 的形式傳遞更為方便,效率高,糾錯也容易.第三種獲取途徑,包括一些其他不常用的途徑,如上層直接傳遞1 個RFID tag 要求解析等等。

　　中間件本身的功能是接受上層軟件的定制信息,然后將RFID tag 分解成1 組數據.定制信息的內容,包括RFID tag 的長度,其中包含字段的數目和每個字段的長度,以及每個字段應該轉換成何種數據類型.這種可以接受定制的特性,是中間件可以復用的本質,保證了在不同的應用當中都可以憑借幾個簡單參數額傳遞得到需求的功能.

　　上層對于RFID tag 解析后的數據可能有不同的應用,例如顯示,處理,儲存等等.這些不同的應用,可以簡單的分為2 類.一是直接使用,例如顯示,處理,這些需求中,對于解析后的數據進行直接的操作即可.二是儲存,最常見的是寫入數據庫.總的來說,本文中設計的中間件需要有以下3個功能:

　　(1)兼容各種RFID tag 的獲取途徑;

　　(2)接受定制,解析RFID tag ;

　　(3)根據不同的需求對解析后的數據進行返回

　　2 基于RFID 技術的訪問數據的中間件的算法及其實現[ 4]

　　2 .1 RFID 的獲取

　　RFID tag 是一個2 進制序列.為了儲存這個2 進制序列,需要一個具體的數據類型.本文中,使用了一個unsigned long 數組來進行儲存.這個數組是不定長,動態生成的,用一個unsigned long * 指示其啟示地址,用一個int 型變量指示其長度.不同CPU 的字長不同,所以一個unsignedlong 的位數也不同.本文中,軟件取sizeof(unsigned long) * 8 來自動處理不同字長的問題.本機的CPU 是32 位字長,在XP 環境下,sizeof(unsignedlong) * 8 = 32 .

　　對一個n 位的RFID tag ,n 除以sizeof ( unsigned long) * 8 向上取整就得到了unsigned long 數組的長度.RFID tag 順次的放在這個數組中,如果數組最后一個unsigned long 有多出的位用0 填補.

　　有兩種形式來獲取RFID tag .

　　一是由上層傳遞.上層直接傳遞一個unsigned long * ,由此給出了RFID.這個功能也許并不常用到,大部分時間還是由下層獲取RFID tag[ 5 ] .另外就是由RFID 讀取器獲取RFID tag ,上層只告知讀取器的類型(實現約定好編號) .由中間件根據讀取器的類型,調用相應的API 來獲取RFIDtag ,再轉化成統一的格式[ 6 ] .具體來說可以由以下如下形式的函數獲取RFID tag :

　　bool getid (int n ,//RFID tag 的位數

　　int t ,//RFID讀取器的類型

　　unsigned long data[]//返回地址)

　　具體上,針對不同類型的讀取器,也就是不同的參數t ,要分別編寫程序分支.

　　2 .2 RFID 的解析算法流程圖

　　把一個RFID tag 解析成要求的格式的流程如圖2 .

圖2 RFID 解析算法流程圖

　　3 中間件的應用:基于RFID 技術的汽車監控系統

　　汽車盜搶和監控目前已經成為社會關注的1 個重要議題,利用RFID 技術來解決汽車盜搶問題是當前監控系統研究的一個熱點.實際上防范汽車的盜搶,就是汽車的監控問題,也就是能在各個地方,方便,自動化的追蹤到過往的汽車信息的問題.利用RFID技術,這一設想并不難實現.

　　傳統上,汽車的監管是使用的車牌號系統.實際上車牌號并不是汽車的惟一性標識,套牌車并不少見,偽造車牌也很容易,發動機號碼才是一輛汽車的惟一標識,但是很明顯發動機號碼不容易監控.經常能見到的在使用的汽車監控系統有兩種.一是經常可以看到警察使用的,基于數據庫和無線網絡的,通常是一個筆記本電腦通過無線上網,使用車牌號在遠程服務器中查詢汽車的車主,外觀,交通記錄等等.這種監管系統不但無法實現自動化,而且處理速度緩慢,需要人工操作,如果用于追蹤犯罪車輛幾乎是無法實現,或者反映不夠快的.第二種是公路收費站的管理系統,最早使用的是傳統的紙制票據業務進行的管理:入口處拿票,出口處付款;現在大部分公路使用了IC 卡或者射頻卡(這應用了RFID 技術,但是并沒有把ID 和汽車綁定在一起) ,通過數據庫管理,實際上這管理的不是車而是經過收費站的每張卡.

　　把這兩種方式結合起來,也就是,給每個汽車1個RFID用于識別,由此可以構成整個汽車監控系統.每輛汽車擁有1 個RFID,類似1 個射頻卡,其中的ID 是汽車的惟一標識,包含簡要的車輛信息.各個需要監控和管理的地方,安裝RFID 讀卡器,通過有線或者無線的方式連接數據庫和遠程控制系統,同時可以執行簡要的控制功能.這種監控措施可以存在于各個地方:收費站,路口的紅綠燈,停車場,社區出入口,或者是手持的移動終端,可以在任何位置檢測過往車輛的信息.

　　毋庸置疑,這種系統的效率更高,幾乎實現了完全自動化.RFID技術的特性保證了它的可靠性,大功率的RFID讀取器,可以在幾米到幾十米的范圍內1 次讀取數10 個RFID.在安全性上,偽造RFID比偽造車牌需要更高技術,而且如果需要的話,RFID可以有1 個加密部分用來進行驗證.

　　4 結束語

　　本設計的應用是以‘基于RFID 技術的汽車監控系統’為背景的.整個系統利用RFID 技術,給每個車輛配發一個RFID Lable ,通過在各個位置的路邊機具和手持終端的RFID 讀取器,可以隨時讀取過往車輛的信息,以此達到在任意位置對車輛進行監控的目的.同時通過GPRS 網絡,各個路邊機具和手持終端都可以將讀取到的RFID 信息發送給遠程的數據庫和控制系統做進一步處理,并且可以接收遠程控制系統的命令做出一定的監控行為,整個系統實現了在一定程度上的自動化監控.

　　參考文獻:

　　[ 1] COMWARE 株式會社.RFID 的現狀和發展趨勢[M] .北京:人民郵電出版社,2 00 7 .

　　[ 2] (德)Klaus Finkenzelle .射頻識別技術.第3 版.[M] .北京:電子工業出版社,2 00 6 .

　　[3 ] 張云勇.中間件技術原理與應用/高等學校教材[M] .北京:清華大學出版社,2 00 6 .

　　[ 4] 姜波.Windows CE .Net 程序設計[M] .北京:機械工業出版社,2 00 7 .

　　[ 5] 同濟大學.Windows CE 嵌入式系統[M] .北京:北京航空航天大學出版社,20 06 .

　　[ 6] Richard Barnett ,Larry O’Cull and Sarah Cox . 嵌入式C編程與Atmel AVR[M] .周俊杰譯.北京:清華大學出版社,200 3 .

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