基于嵌入式linux的物流rfid標簽讀寫器

本文提出了一種基于嵌入式linux物流基礎設施的rfid讀寫器設計方案。該讀取設備具有各種通信接口、urt接口、usb接口、rj45接口和無線網絡連接（無線網絡攻擊）。提供各種訪問權限和internet模式。以滿足在大規模分布式物流供應鏈環境下應用的要求。1系統的主要功能本讀卡器是以高性能嵌入式處理器ARM9為核心，配合開源的嵌入式操作Linux和嵌入式數據庫，構建的多功能智能型讀寫器，其主要實現目標為多頻段、多協議、集成各種通信接口、抗網絡中斷與擁塞。該讀寫器三大特點：1）網絡功能：多種通信接口，多種接入網絡的方式。包括異步串口UART、USB接口、RJ45網絡接口，無線網絡接口等多種通信接口。使該讀寫器能夠方便的組網，能在各種分布式網絡下協作運行。本特點來自Linux強大網絡功能的支持。2）嵌入式數據庫：在網絡中斷或擁塞的情況下，讀寫器能夠正常工作，繼續收集標簽的信息，保存在本地數據庫，等網絡恢復正常后，把滯留在本地數據庫中的數據，在發往主服務器。這種設計機制，使該讀寫器在實際應用中，能處理網絡中斷和擁塞的異常情況，表現出強大的優勢。3）可配置性：能配置成支持不同標準RFID標簽。如ISO/IEC14443、ISO/IEC18000等。此功能來自于Linux強大腳本功能。整個系統框圖如圖1所示。2微控制器模塊讀寫器系統硬件框架如圖2所示。讀寫器射頻芯片采用Chipcon公司的C1100與電子標簽進行無線通信。CC1100是一種低成本真正單片的UHF收發器，為低功耗無線應用而設計。電路主要設定為在315、433、868和915MHz的ISM（工業、科學和醫學）和SRD（短距離設備）頻率波段，也可以容易地設置為300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz的其他頻率。讀寫器的微控制器選用三星公司16/32位RISC處理器S3C2410A，它為手提設備和一般類型應用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。S3C2410A的內核，是一個AdvancedRISCMachines公司設計的16/32位的ARM920TRISC處理器。ARM920T實現了MMU，支持Linux操作系統。讀寫器的Ethernet控制器采用CIRRUSLOGIC公司的CS8900A。CS8900A是一個低價格、高集成的工業標準結構的以太網控制器。它有片上的RAM、10BASE-T收發過濾器、ISA-Bus接口。讀寫器的無線局域網（WLAN）芯片采用AtherosCommunications公司的AR5005UG芯片，采用該芯片組，可利用Atheros的SuperG自適應寬帶技術與高性能的802.11g設備進行連接。該讀寫器選用以上芯片組，可以滿足RFID系統在大規模分布式物流供應鏈環境下的應用。3軟件方案的設計讀寫器軟件層次化分如圖3所示。(1)bootloader偏移值u-boot對S3C2410已經有了很好的支持，我們在移植過程中主要完成的工作是支持網絡和nandflash操作命令。(2）芯片按電路控制板程序添加網絡芯片CS8900A驅動程序，射頻芯片C1100驅動程序，觸摸屏驅動程序，LCD驅動程序。因為這些特殊設備Linux2.6內核還沒有支持，需要自己編寫或移植。(3)嵌入式linux內核移植對于嵌入式Linux系統來說，有各種體系結構的處理器和硬件平臺，用戶根據自己的需要定制的硬件平臺，只要是硬件平臺有一點點變化，就需要做一些移植工作，Linux內核移植是嵌入式Linux系統中最重要最基礎的一項工作。嵌入式Linux內核一般由標準Linux內核裁剪而來。用戶可根據需求配置系統，剔除不需的服務功能、文件系統和設備驅動。經過裁剪、壓縮后的系統內核，一般只有300K左右，十分適合嵌入式設備。本讀寫器采用內核的版本為2.6.14.1。(4）件系統的簡介在內核完成啟動后，第一個掛接的文件系統就是根文件系統，在本系統中，采用的文件系統是專門針對嵌入式應用的cramfs，并采用了嵌入式應用中得以廣泛采用的工具集一busybox。busybox是一個集成了一百多個最常用Linux命令和工具的軟件，只有1M左右的大小。本讀寫器采用的內核版本為1.5.0。(5）sqlica質量組本讀寫器需要數據庫的支持，但不必需要大型的數據庫如MySQL，所以選用輕量級開源嵌入式數據庫SQLite。嵌入式數據庫SQLite與操作系統和具體應用集成在一起，無須獨立運行的數據庫引擎，由程序直接調用相應的API去實現對數據的存取操作。SQLite有以下特性：支持ACID事務；零配置一無需安裝和管理配置；儲存在單一磁盤文件中的一個完整的數據庫；數據庫文件可以在不同字節順序的機器間自由共享；支持數據庫大小至2TB；足夠小，全部源碼大致3萬行c代碼，250KB。所以非常適合嵌入式設備。(6)基于fpga系統的規定RFID應用層主要功能為人機交互界面。本讀寫器采用QT/Embedded的圖形引擎開發RFID系統的GUI。QT/Embedded是著名的Qt庫開發商Trulltech公司開發的面向嵌入式系統的Qt版本，目前最穩定版本為qt-embedded-linux-opensource-src-4.4.3。本讀寫器的GUI采用此版本開發。4以軟件的形式安全驗證本讀寫器采用主流的嵌入式新技術，以模塊化設計的理念，設計出一款能在大規模分布式物流供應鏈環境下應用的物流讀寫器，該讀寫器的創新點為，考慮到了網絡擁塞或中斷的異常情況，并擁有可