新型嵌入式RFID便攜設(shè)備的研究與設(shè)計(jì)

胥繼鋒

（蘇州東理化電子有限公司，江蘇 蘇州 215132）

新型嵌入式RFID便攜設(shè)備的研究與設(shè)計(jì)

胥繼鋒

（蘇州東理化電子有限公司，江蘇 蘇州 215132）

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，信息技術(shù)取得了較大程度上的發(fā)展，并在各個(gè)領(lǐng)域之中都有著一定程度上的使用。RFID即無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)便是一種具有典型性的信息技術(shù)，雖然這一技術(shù)有一個(gè)較為明顯的缺點(diǎn)，即有效距離短，但這并不影響它在汽車(chē)定位、車(chē)輛過(guò)路收費(fèi)、人員管理以及議會(huì)投票等領(lǐng)域的應(yīng)用。本文主要針對(duì)新型嵌入式RFID便攜設(shè)備的研究與設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與分析。

RFID；手持閱讀設(shè)備；便攜設(shè)備；設(shè)計(jì)

1 RFID技術(shù)

RFID,即無(wú)線(xiàn)射頻設(shè)別技術(shù)，它是一種新型的自動(dòng)無(wú)線(xiàn)識(shí)別以及數(shù)據(jù)獲取的技術(shù)，目前狀況下它已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到了較為廣泛的利用。這一技術(shù)的運(yùn)作機(jī)理主要如下：首先，它對(duì)相應(yīng)的射頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的獲取；其次，這一技術(shù)具有較高的自動(dòng)化，在這一過(guò)程之中并不需要人為的干預(yù)，因此它在各種惡劣的環(huán)境之中也具有適用性。對(duì)于RFID技術(shù)而言，它能夠?qū)Ω咚龠\(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行有效的識(shí)別且能夠同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作具有較大的簡(jiǎn)便性與快捷性，一般情況之下，如果按照工作頻率的大小進(jìn)行分類(lèi)，主要可以將REID分為三大類(lèi)，如下：

①低頻標(biāo)簽：一般情況下，低頻標(biāo)簽的工作頻率范圍大致在30kHz～300 kHz的范圍之內(nèi)，低頻標(biāo)簽大多為無(wú)源標(biāo)簽，其工作能量的來(lái)源主要為閱讀器耦合線(xiàn)圈的輻射近場(chǎng)之中。

②中高頻段電子標(biāo)簽：這一類(lèi)型的RFID的工作頻率在3 MHz～30 MHz的范圍之內(nèi)，這一頻段主要為電子標(biāo)簽，中高頻段電子標(biāo)簽的工作原理基本與低頻標(biāo)簽相似。

③超高頻與微波標(biāo)簽：這一類(lèi)型的RFID沒(méi)有固定的工作頻率范圍，較為典型的工作頻率主要有433.92MHz、2.45GHz、5.8GHz等，其中，又可以對(duì)微波電子標(biāo)簽進(jìn)行更為詳細(xì)的劃分，主要分為有源標(biāo)簽以及無(wú)源標(biāo)簽。

2 硬件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)

圖1顯示的主要是設(shè)備硬件的結(jié)構(gòu)圖：

圖1 設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)圖

從上圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)在對(duì)設(shè)備的硬件平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，主要選擇了以AT91RM9200作為核心處理器，然后再以這一核心處理器，在其外圍開(kāi)發(fā)了諸多模塊。

核心處理器：在本文的設(shè)備硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)之中，選擇以AT91RM 9200作為核心處理器，它是一種高性能、低功耗的16/32位RISC微處理器。這一處理器的內(nèi)部集成十分豐富，具有較高的適用性，目前狀況下它在嵌入式工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信以及移動(dòng)計(jì)算等領(lǐng)域有著一定程度上的利用。

外圍設(shè)備模塊：

1)人機(jī)交換模塊：這一模塊主要是由兩個(gè)部分共同組成的，分別為鍵盤(pán)輸入設(shè)備以及顯示器輸入設(shè)備。對(duì)于鍵盤(pán)輸入設(shè)備而言，主要是對(duì)z197289A進(jìn)行了一定程度上的利用，并由此對(duì)系統(tǒng)發(fā)出不同的用戶(hù)請(qǐng)求。

2)通訊模塊：通訊模塊同樣包含了兩個(gè)部分，分別為藍(lán)牙通訊模塊以及USB通訊模塊。在USB通訊模塊之中，主要是對(duì)AT91RM 9200中USB主控制器的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了使用，這樣一來(lái)，就可以對(duì)系統(tǒng)的安全性需要進(jìn)行有效的滿(mǎn)足。

3)存儲(chǔ)設(shè)備模塊：在存儲(chǔ)設(shè)備模塊之中，主要包含了三個(gè)部分，分別為SDRAM、FLASH和SD卡存儲(chǔ)模塊。SDRAM的主要作用是為系統(tǒng)提供相應(yīng)的運(yùn)行內(nèi)存環(huán)境，而FLASH則是提供系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)以及應(yīng)用程序的存儲(chǔ)空間。

4)電源管理模塊：在硬件設(shè)計(jì)中，電源管理模塊主要包含了兩個(gè)部分，分別為PMC動(dòng)態(tài)電源管理模塊以及與之相配合的電壓轉(zhuǎn)換模塊。對(duì)于PMC模塊而言，它能夠?qū)μ幚砥鞯挠秒姞顟B(tài)進(jìn)行一定程度上的管理，而電壓轉(zhuǎn)換模塊的主要作用是對(duì)電壓狀態(tài)進(jìn)行采集。

3 軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)

對(duì)于軟件平臺(tái)而言，它在整個(gè)系統(tǒng)之中有著十分重要的地位與作用，可以說(shuō)它是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的靈魂所在。在進(jìn)行軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)過(guò)程之中，對(duì)嵌入式Linux系統(tǒng)進(jìn)行了一定程度上的引入，在這一嵌入式Linux系統(tǒng)之中主要包含了三個(gè)部分，分別為引導(dǎo)程序、Linux內(nèi)核以及文件系統(tǒng)，運(yùn)作機(jī)理主要如下：首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行上電，然后通過(guò)對(duì)引導(dǎo)程序進(jìn)行一定程度上的使用，并由此來(lái)對(duì)Linux內(nèi)核進(jìn)行有效的引導(dǎo)。引導(dǎo)完成之后，系統(tǒng)開(kāi)始掛載入文件系統(tǒng)，這樣一來(lái)，便可以對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行有效的啟動(dòng)。

對(duì)于引導(dǎo)程序而言，它是系統(tǒng)加電啟運(yùn)行的第一段軟件代碼，通過(guò)對(duì)這一段軟件代碼進(jìn)行一定程度上的使用，可以對(duì)相關(guān)的硬件設(shè)備有效初始化，同時(shí)也能夠?qū)?nèi)存空間的映射圖進(jìn)行有效建立。在這種情況之下，系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境都能夠處于一個(gè)相對(duì)合適的狀態(tài)。而對(duì)于一個(gè)嵌入式系統(tǒng)而言，不管它有沒(méi)有相應(yīng)的操作系統(tǒng)，都需要在系統(tǒng)或者程序運(yùn)行之前對(duì)Bootloader進(jìn)行一定程度的利用，并為其創(chuàng)造一個(gè)適應(yīng)性的環(huán)境。一般情況下，Bootloader對(duì)硬件以及CPU體系結(jié)構(gòu)以及嵌入式板級(jí)設(shè)備配置具有一定的依賴(lài)性，所以在設(shè)計(jì)中就必須對(duì)于不同的硬件平臺(tái)對(duì)于Bootloader進(jìn)行相應(yīng)的修改。

而對(duì)于Linux操作系統(tǒng)而言，用戶(hù)在使用的過(guò)程之中具有較強(qiáng)的自主性，用戶(hù)可以充分結(jié)合自身的需要對(duì)內(nèi)核進(jìn)行一定程度上的裁減，從而對(duì)自己的操作系統(tǒng)進(jìn)行有效的制定，這樣一來(lái)，系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間以及使用效率就會(huì)得到一定程度上的提高。驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶋H上是硬件與應(yīng)用軟件之間的中間層。其工作在內(nèi)核空間，本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)備到物理設(shè)備的轉(zhuǎn)換，啟動(dòng)響應(yīng)的IO設(shè)備、發(fā)出IO命令、完成響應(yīng)的IO操作，是內(nèi)核與外圍設(shè)備數(shù)據(jù)交流的核心代碼。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)新型嵌入式RFID便攜設(shè)備的研究與設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與分析。首先對(duì)RFID技術(shù)進(jìn)行了一定程度上的闡述，具體介紹了其三種分類(lèi)，然后在此基礎(chǔ)之上分別從硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā)與軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)兩個(gè)方面分析了嵌入式RFID便攜設(shè)備的設(shè)計(jì)與研究。

[1] 孫洵．射頻識(shí)別(RFID)產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局研究[J]．科技和產(chǎn)業(yè)，2007，10：17-20

[2] Finkenzel ler，K著，陳大才譯．射頻識(shí)別技術(shù)一一無(wú)線(xiàn)電感應(yīng)的應(yīng)答器和非接觸IC卡的原理與應(yīng)用(第二版)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2001.6

胥繼鋒（1985-），江蘇沛縣，機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)，研究方向：電子信息工程系列電子與通訊設(shè)備專(zhuān)業(yè)。