基于ALE标准的嵌入式RFID中间件设计

1 引言

在RFID技术迅速发展并得到越来越广泛的应该的同时，也伴随着出现了两个问题：第一，在一个如此大的市场里，存在着众多协议，还存在着各种使用和操作不同的形形色色的阅读器，这严重阻碍了RFID技术的大规模应用；第二，如何整合、过滤和传输这些数据使企业不会被大量的数据淹没而得不到RFID技术带来的好处是另一个急待解决的重要问题。

在这种情况下，RFID中间件运因而生，并得到了快速的发展，RFID中间件可以屏蔽各种不同规格型号的阅读器和各种不同协议标准的标签，让上层应用软件得到统一、不变的接口；另外，它还负责整合和过滤数据，产生报表，使海量数据的传输和应用成为可能。

目前，国内外的RFID中间件体积大，所设计只适用于PC机，不能直接移植到嵌入式阅读器中，本文实现了一种可移植，可直接运行于嵌入式阅读器设备上，基于ALE标准的嵌入式RFID中间件。

2 EPCglobal ALE标准

EPC是 Electronic Product Code （产品电子代码）的缩写，是美国麻省理工学院的自动识别中心（Auto-ID 中心）提出的，其主要思想是为每一个参加物联网的产品分配一个电子标签，该标签存储了一个世界唯一的EPC码，当产品通过阅读器时，由RFID技术来读取数据，得到对应的EPC码，最后通过与互联网相连的服务器来完成相应的EPC码的解析。

EPC系统主要由EPC编码, EPC 标签，EPC 读写器, EPC 中间件, PML (物理标记语言) 服务器,ONS (对象名解析服务) 服务器等组成。系统协议主要由RFID通信协议，应用事件管理(ALE)协议等组成。

EPC ALE 协议是EPC 中间件与阅读器模块和客户应用程序之间的接口协议. 该协议定义了客户可以如何过虑和整合来自多个阅读器的EPC标签，并面向不同的企业应用程序和阅读器定义了统一的接口，这样即使后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者RFID读写器的种类有所改变、增加等情况发生时，其它部件不需要做修改。ALE所包含的处理过程有: 接收来自一个或多个数据源的EPC 标签码; 根据客户端（企业应用程序）要求以一定的时间间隔整合数据, 过滤重复和不感兴趣的EPC 码；根据客户端要求以不同的形式打包发送报告。ALE协议是基于事件的，工作方式可为同步模式或异步模式，对实时性有较高的要求，而对接收到的EPC数据的存储时间不要求很长，当收到的EPC数据已经被相关所有事件处理且发送后，该数据将可以被删除。发送数据包的文件格式是XML格式，所有要发送给客户或者其他阅读器的数据封装成为XML文件，客户端将收到的数据文件后根据对应规定的XML格式解析出相应的数据信息。ALE在EPCglobal中的位置如图1，位于原始EPC检测事件层(RFID标签阅读层)和应用商业逻辑层之间。

                                        图1 ALE在EPCglobal网络结构中的位置

3 基于EPCglobal ALE标准的嵌入式RFID中间件实现方案

3.1 本文设计的RFID中间件主要实现特点

该中间件构架于嵌入式系统中，它有别于运行在一般计算机上的中间件，在嵌入式系统上实现RFID中间件功能，使中间件可以集成在阅读器上。这样一方面增强了阅读器的性能，使传统"哑"阅读器成为名副其实的"聪明"阅读器，另一方面，使RFID中间件和阅读器形成一个整体，体现了"All in a box"思想，这样既方便了RFID系统的安装，又降低了成本。该中间件同时支持EPCglobal ALE标准，该标准应用广泛，可以应用于不同规格型号的阅读器，支持多种标签标准，为上层应用提供统一不变的标准接口，具有很强的通用性和兼容性。该中间件还具有网络功能，具有普通的web服务器和数据库功能，这实现了阅读器与阅读器，阅读器与客户端的网络通信和数据缓冲,且网络之间的数据都是封装成为标准的XML格式传输。

3.2 嵌入式RFID阅读器硬件系统平台

该嵌入式RFID阅读器有三个基本的硬件模块：天线和射频模块，DSP基带板模块，主控系统模块。天线和射频模块负责射频信号的发射和接收，DSP基带模块负责对射频模块接收到的信号转换为数字信号，进行CRC校验，并把数据通过HPI接口传给主控系统模块，同时也负责对主控系统模块发出的控制命令进行解析和实现。主控系统模块主要负责整个系统的控制和标签的处理，和客户服务响应。

主控系统模块主要由ARM(AT91RM9200)和周边器件组成，操作系统为arm-linux2.4.19。中间件将运行于该模块中。

3.3 嵌入式RFID中间件软