基于嵌入式linux的物流rfid标签读写器

基于嵌入式linux的物流rfid标签读写器

本文提出了一种基于嵌入式linux物流基础设施的rfid读写器设计方案。该读取设备具有各种通信接口、urt接口、usb接口、rj45接口和无线网络连接（无线网络攻击）。提供各种访问权限和internet模式。以满足在大规模分布式物流供应链环境下应用的要求。1系统的主要功能本读卡器是以高性能嵌入式处理器ARM9为核心，配合开源的嵌入式操作Linux和嵌入式数据库，构建的多功能智能型读写器，其主要实现目标为多频段、多协议、集成各种通信接口、抗网络中断与拥塞。该读写器三大特点：1）网络功能：多种通信接口，多种接入网络的方式。包括异步串口UART、USB接口、RJ45网络接口，无线网络接口等多种通信接口。使该读写器能够方便的组网，能在各种分布式网络下协作运行。本特点来自Linux强大网络功能的支持。2）嵌入式数据库：在网络中断或拥塞的情况下，读写器能够正常工作，继续收集标签的信息，保存在本地数据库，等网络恢复正常后，把滞留在本地数据库中的数据，在发往主服务器。这种设计机制，使该读写器在实际应用中，能处理网络中断和拥塞的异常情况，表现出强大的优势。3）可配置性：能配置成支持不同标准RFID标签。如ISO/IEC14443、ISO/IEC18000等。此功能来自于Linux强大脚本功能。整个系统框图如图1所示。2微控制器模块读写器系统硬件框架如图2所示。读写器射频芯片采用Chipcon公司的C1100与电子标签进行无线通信。CC1100是一种低成本真正单片的UHF收发器，为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在315、433、868和915MHz的ISM（工业、科学和医学）和SRD（短距离设备）频率波段，也可以容易地设置为300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz的其他频率。读写器的微控制器选用三星公司16/32位RISC处理器S3C2410A，它为手提设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。S3C2410A的内核，是一个AdvancedRISCMachines公司设计的16/32位的ARM920TRISC处理器。ARM920T实现了MMU，支持Linux操作系统。读写器的Ethernet控制器采用CIRRUSLOGIC公司的CS8900A。CS8900A是一个低价格、高集成的工业标准结构的以太网控制器。它有片上的RAM、10BASE-T收发过滤器、ISA-Bus接口。读写器的无线局域网（WLAN）芯片采用AtherosCommunications公司的AR5005UG芯片，采用该芯片组，可利用Atheros的SuperG自适应宽带技术与高性能的802.11g设备进行连接。该读写器选用以上芯片组，可以满足RFID系统在大规模分布式物流供应链环境下的应用。3软件方案的设计读写器软件层次化分如图3所示。(1)bootloader偏移值u-boot对S3C2410已经有了很好的支持，我们在移植过程中主要完成的工作是支持网络和nandflash操作命令。(2）芯片按电路控制板程序添加网络芯片CS8900A驱动程序，射频芯片C1100驱动程序，触摸屏驱动程序，LCD驱动程序。因为这些特殊设备Linux2.6内核还没有支持，需要自己编写或移植。(3)嵌入式linux内核移植对于嵌入式Linux系统来说，有各种体系结构的处理器和硬件平台，用户根据自己的需要定制的硬件平台，只要是硬件平台有一点点变化，就需要做一些移植工作，Linux内核移植是嵌入式Linux系统中最重要最基础的一项工作。嵌入式Linux内核一般由标准Linux内核裁剪而来。用户可根据需求配置系统，剔除不需的服务功能、文件系统和设备驱动。经过裁剪、压缩后的系统内核，一般只有300K左右，十分适合嵌入式设备。本读写器采用内核的版本为2.6.14.1。(4）件系统的简介在内核完成启动后，第一个挂接的文件系统就是根文件系统，在本系统中，采用的文件系统是专门针对嵌入式应用的cramfs，并采用了嵌入式应用中得以广泛采用的工具集一busybox。busybox是一个集成了一百多个最常用Linux命令和工具的软件，只有1M左右的大小。本读写器采用的内核版本为1.5.0。(5）sqlica质量组本读写器需要数据库的支持，但不必需要大型的数据库如MySQL，所以选用轻量级开源嵌入式数据库SQLite。嵌入式数据库SQLite与操作系统和具体应用集成在一起，无须独立运行的数据库引擎，由程序直接调用相应的API去实现对数据的存取操作。SQLite有以下特性：支持ACID事务；零配置一无需安装和管理配置；储存在单一磁盘文件中的一个完整的数据库；数据库文件可以在不同字节顺序的机器间自由共享；支持数据库大小至2TB；足够小，全部源码大致3万行c代码，250KB。所以非常适合嵌入式设备。(6)基于fpga系统的规定RFID应用层主要功能为人机交互界面。本读写器采用QT/Embedded的图形引擎开发RFID系统的GUI。QT/Embedded是著名的Qt库开发商Trulltech公司开发的面向嵌入式系统的Qt版本，目前最稳定版本为qt-embedded-linux-opensource-src-4.4.3。本读写器的GUI采用此版本开发。4以软件的形式安全验证本读写器采用主流的嵌入式新技术，以模块化设计的理念，设计出一款能在大规模分布式物流供应链环境下应用的物流读写器，该读写器的创新点为，考虑到了网络拥塞或中断的异常情况，并拥有可