手持式RFID读写器网络接口设计

件主要包括硬件设备驱动程序、TCP /IP 协议栈、应用协议和其他用户应用程序。网络接口软件的流程如图3 所示。

图3 网络接口软件流程图。

　　其中应用协议和其他用户应用程序将在二次开发时根据RFID 读写器的具体功能要求进行设计，这里主要介绍硬件设备驱动程序、TCP /IP 协议栈的实现方法。

　　2. 1 硬件设备驱动程序

　　硬件设备驱动是将PCI 接口当作单片机的外部存储器看待，单片机以读写外部存储器的时序对PCI 接口进行读写，再由PCI 接口将这种读写操作时序转换成PCI 时序对以太网控制器进行操作。主要包括3 个部分，网络初始化，发送控制和接收控制。主要完成对CR,TCR,RCR IMR ISR,RBSTART,MAR 等寄存器操作。

　　发送控制过程在网络中，帧传输的过程是发送方将待发送的数据按帧格式要求封装成帧，然后同过网卡发送到网络的传输线上。发送程序框图如图4所示。

图4 RTL8139 数据发送流程图。

　　接收控制过程分成2 步，第1 步是根据哈稀算法判断数据包是否是本地的数据包，如果是则接收放入FIFO,如果FIFO 里的数据包达到了RCR 寄存器预先设定阈值，把数据报放入RX_BUFF.第2 步主机程序将RX_BUFF 里的数据读取到内存进行处理。

　　2. 2 TCP /IP 协议栈

　　如图5 所示，以太网控制器提供了逻辑链路层协议，TCP /IP 协议栈则通过底层的硬件设备驱动程序来接收和发送数据，对接收到的以太帧数据进行协议的分析，并给其上层应用提供一些简单、易用的函数。

图5 RTL8139 数据接收流程图。

　　TCP /IP 实质上是一系列协议的总称，是实现Internet通讯必不可少的部分，包括十几个协议标准，在这里要实现的是通过网络读取居民用表的读数，传输的数据量少且对实时性要求不高，不需要全部的协议，只要实现几个必备的即可，权衡之下，求在最小代码、最小资源需求和功能实现间取得一个平衡： 只实现了ICMP、TCP、IP、ARP 4 个协议，组成一个小型化的TCP /IP 协议。因为任何一个以太网数据帧要发送时都必须要知道对方的物理地址，这能过ARP 协议获得，所以要实现ARP 协议。而IP 协议是TCP, ICMP协议数据的传输格式； TCP 协议提供可靠的，可重组服务； 而ICMP 协议是调试时所不可缺少的。另外，在实现重发功能时，大多的做法是应用层不参与，当需要重发时，由TCP /IP 协议把存储在数据缓冲区的数据再发送一次即可，但在以单片机为主处理器的情况下，因为单片机自身的资源有限，为了减少RAM 的使用，可以在需要重发时再由应用层产生这一帧数据即可，这无需太多的时间。这样也不必每发送一帧数据都要存在缓冲区中以备重发时使用，进一步节省了RAM。

　　3 实验结果及分析

　　将手持式RFID 读写器通过网线连入局域网交换机，预先将读写器的IP 地址设置为192. 168. 1. 37,启动读写器、交换机及电脑，在电脑的命令终端输入ping192. 168. 1. 37 命令，其结果如图6 所示。

图6 RFID 连入局域网结果。

　　由图6 可知，手持式RFID 读写器已通过交换机成功连入局域网，与电脑建立网络连接。

　　在电脑中打开RFID 综合管理系统，将实验用RFID 卡放入手持式RFID 读写器后，综合管理系统读到信息如图7 所示。

图7 综合管理系统接收信息。

　　由图7 可知，手持式RFID 读写器将读到的实验卡信息，通过局域网交换机成功地传输到电脑的综合管理系统当中，实现了网络接口的功能。

　　4 结束语

　　设计的手持式RFID 读写器网络接口硬件采用MSP430F149 作为控制芯片，选用PM34 - 1 006M10 /100 /1 000M 变压器作为隔离变压器，以及全面支持IEEE802. 3 标准高度集成的RTL8139 作为以太网控制器芯片，整个系统具有超低功耗等优点，实现了RFID 读写器的网络化功能，为提高产品的竞争力创造了条件。同时，网络接口驱动程序及TCP /IP C 语言进行开发，具有较好的可读性和移植性，可以提高开发效率，缩短开发周期。