基于VXI總線的RFID空中接口協議測試系統設計

李 東

（襄陽職業技術學院電子信息工程學院，襄陽441021）

基于VXI總線的RFID空中接口協議測試系統設計

李 東

（襄陽職業技術學院電子信息工程學院，襄陽441021）

RFID測試技術對加速RFID技術的普及與推廣起著關鍵作用，而RFID空中接口協議的一致性測試是RFID測試技術領域的一個重要環節。根據RFID空中接口的相關要求，提出了RFID空中接口協議一致性自動測試系統的完整硬件框架，系統的頻譜分析儀RSA3308A和信號發生器E4438C都通過以太網絡的并聯連接方式連接起來，并支持VXI－11 Rev.1.0協議規范。對軟件模塊中的系統功能和應用功能分別進行了分析。最終開發的自動測試系統，成功應用于多款讀寫器和標簽的空中接口協議一致性測試，并通過手動測試結果驗證了自動測試方法的正確性。

RFID無線射頻識別；空中接口；VXI總線；協議一致性；自動測試；架構

1 引 言

RFID技術逐步融入日常生活的方方面面，協議一致性測試的范圍也越來越廣，測試條目逐漸增加，測試工作量也會不斷增大。開發RFID協議一致性自動測試系統對于提高測試效率、節約測試成本等具有重要意義。本文設計一個針對RFID空中接口協議一致性的自動測試系統，該系統具有開放的接口，通用的測試方法，簡單的操作流程以及可擴展性強的優點。

2 相關概念

RFID空中接口，指的是RFID設備之間的數據傳遞和對話過程。其中RFID設備包括讀寫器和標簽，所以將空中接口說得更通俗一點就是讀寫器和標簽之間的對話方式和無線信息傳遞過程［1］。

空中接口協議的一致性指的是讀寫器和標簽等RFID設備的通信方式和通信過程是否符合協議當中的規范［2］。ISO/IEC 18000－6C協議給出了860MHz到960MHz頻段的RFID 設備空中通信規范，ISO/IEC18047－6C協議規定了RFID設備空中通信的測試方法規范，系統是對860MHz到960MHz頻段的RFID設備的空中通信過程進行測試?；谝陨蟽蓚€協議，可以總結得到RFID空中接口協議一致性的測試環境、測試方法、測試步驟和測試結果分析方法等。

3 系統架構

RFID空中接口協議一致性自動測試系統架構首先決定于選取的數據傳輸總線技術。VXI總線是計算機操縱的模塊化自動儀器系統，經過十幾年的發展，它依靠有效的標準化，采用模塊化方式，實現了系列化、通用化，以及VXI總線儀器的互換性和互操作性［3］。VXI總線儀器和系統已為世人普遍接受，并已成為自動儀器系統發展的主流［4］。

基于VXI總線接口協議規范文件VXI－11 Rev.1.0（TCP/IP儀器協議規范）［5］，RFID空中接口協議一致性自動測試系統的架構組成包括被測試對象、可程控儀器和連接方式幾個方面，圖1給出了系統硬件架構圖［6］。首先，被測試對象標簽或者讀寫器不用選擇，連接方式決定于用戶對數據傳輸速度的要求。本系統中，由于需要在不同的服務器上對測試系統進行操控，所以選擇以太網絡連接的方式，而且相對于其它幾種連接方式，以太網連接的速度是最快的。可程控儀器主要是指用于分析信號的頻譜分析儀和用于產生仿真讀寫器信號的信號發生器。系統硬件架構圖中頻譜分析儀RSA3308A和信號發生器E4438C都通過以太網絡的并聯連接方式連接起來，并與控制計算機相連，二者均需要支持VXI－11 Rev.1.0協議規范。

圖1 系統硬件體系結構圖

RFID空中接口協議一致性自動測試系統開發的首要關鍵問題是讓可程控設備能夠讀懂用戶通過上位機傳輸的指令語句，而上位機和程控設備之間的數據傳輸過程是一個復雜的協議解釋過程，它們之間的對話方式如圖2所示。

圖2 上位機和頻譜分析儀連接

上位機通過軟件開發工具開發的程序界面控制測試的開始和結束。當測試開始之后，應用程序發送一系列指令給底層，這些指令通過底層的儀器驅動器IO Library傳送給VISA翻譯成標準的VXI規范語言，通過TCP/IP傳輸給頻譜分析儀的VXI總線接口。接口總線收到消息之后，會通過儀器驅動器通知頻譜儀的分析軟件去操作［7］。如此循環，完成所有從上位機傳輸過來的命令語句。

4 系統軟件設計

軟件結構包含三部分，輸入輸出接口軟件、儀器驅動軟件以及應用軟件，如圖3所示。

圖3 虛擬儀器的軟件體系結構

RFID測試系統軟件平臺的模塊結構大體可以分為三個層面，自底向上依次為設備層、測試層和數據層［8］。設備層主要完成測試設備的管理和測試數據的采集，向測試層提供I/O接口。測試層主要完成測試項目的管理和測試項目的運行，向數據層提供測試數據接口。數據層主要完成測試數據的處理和分析評估功能。

在VC環境下，選擇MFC作為測試系統應用軟件的界面開發工具［9］。根據ISO－IEC18047－6C對讀寫器和標簽參數測試標準的規定，設定測試流程，實現自動操作。對于不同的被測對象，我們調用不同的測試程序模塊，整個系統應用軟件的設計框圖如圖4所示。

5 系統測試情況總結

基于VXI總線技術的標準規范文件VXI－11Rev.1.0，可以設計RFID標簽協議一致性自動測試系統的硬件連接圖如圖5所示。該圖中，利用信號發生器充當讀寫器仿真器，發送查詢指令信號，而頻譜分析儀用來捕獲RFID空中接口信號，并進行相關的結果分析。

圖4 應用軟件設計框圖

圖5 標簽測試硬件連接圖

系統針對各款讀寫器，根據實驗室條件，對歐姆龍和CSL兩款讀寫器的協議一致性參數進行了自動測試，并且對歐姆龍的若干標簽的協議一致性進行了自動測試，得到的結果與手動測試結果一致。而且克服了肉眼識別不了捕獲波形包含標簽信號的缺點。表1是歐姆龍測試的數據對照。

表1 讀寫器參數自動測試與手動測試

通過表1可以看出，標簽參數的自動測試相對于手動測試通過率要高，這主要是由于標簽信號比較微弱，肉眼無法分辨造成的。讀寫器參數的測試對照結果相同，這表明自動測試系統不僅提高了測試速度，還得到了更高的測試正確率。

6 結束語

隨著無線通信技術產業的高速發展，RFID技術在全世界范圍內的應用越來越廣泛。在我國，RFID在各個方面的迅速發展和應用在不久的將來就會到來。RFID空中接口協議一致性自動測試系統的設計是RFID測試系統開發的一個基礎。該自動測試系統的設計不僅從根本上清晰給出了測試的整個軟件設計流程和模塊圖，而且指明了基于虛擬儀器和總線結構的RFID測試系統的開發方法。協議一致性測試作為RFID測試的一項重要內容，在RFID的實際應用過程當中，必將發揮重要的作用。

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Design of RFID Air Interface Protocol Test System Based on VXIBus System

Li Dong
（Xiangyang Vocational and Technical College，Xiangyang 441021，China）

RFID test technology plays a key role in speeding up the popularization and promotion of RFID technology.The test of RFID air interface protocol is an important part of RFID test technology.According to the relevant requirements of RFID air interface，a complete hardware framework of the test system for RFID automatic air interface protocol conformance is put forward，spectrum analyzer E4438C and signal generator RSA3308A，supporting the VXI－11 rev.1.0 protocol specification，are connected via Ethernet network in parallel connection mode.In this paper，the system function and application function in the software module are analyzed respectively.Ultimately，the automatic test system is successfully used in air interface conformance test for several readers and tags and the correctness is validated bymanual test results.

RFID；Air interface；VXIbus；Protocol Conformance；Automatic Test；Framework

10.3969/j.issn.1002－2279.2015.06.024

TN98

B

1002－2279（2015）06－0090－03

李東（1975－），男，湖北省南漳縣人，碩士研究生，講師，主研方向：計算機網絡/物聯網/網絡安全。

2015－01－19