RFID技術(shù)在基于.NET Micro FrameWork物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用

引言

隨著信息技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)的高速發(fā)展， 信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)兩次浪潮， 而如今，人們正在迎來第三次浪潮一一“物聯(lián)網(wǎng)”物聯(lián)網(wǎng)是 一張連接世界萬物的巨大信息網(wǎng)絡(luò)。通過物聯(lián)網(wǎng)人們能更好地 感知世界、控制物體的傳輸、移動、運行，以達到“智慧”的 控制。在物聯(lián)網(wǎng)世界中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將成為連接感知網(wǎng)絡(luò)與傳 統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的紐帶。簡單地講，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的主要功能包括三 個方面：首先，是收集傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)；其次，執(zhí)行數(shù)據(jù)協(xié) 議轉(zhuǎn)換；最后，將協(xié)議轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)有效快速地發(fā)送到公共 網(wǎng)絡(luò)。除此以外，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)同時還需具有相應(yīng)的管理功能和 控制能力。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的兩端分別是傳感器網(wǎng)絡(luò)和公共網(wǎng)絡(luò) (包括互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線網(wǎng)絡(luò))，對于公共網(wǎng)絡(luò)，從技術(shù)層面 來說，己經(jīng)屬于相當成熟的技術(shù)領(lǐng)域，因此對于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 的實現(xiàn)來說，主要研究點集中在傳感器網(wǎng)絡(luò)以及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 如何有效接入公共網(wǎng)絡(luò)這兩方面。

1 NET Micro Framework 框架

Microsoft .NET Micro Framework (以下簡稱 MF) 2001 年由微軟研究院開始研發(fā)，并隨后在其MSN Direct項目中 使用該技術(shù)，2009年并入.NET產(chǎn)品組，該技術(shù)可以應(yīng)用到 Windows Vista Sideshow、遠程控制、智能家電、醫(yī)療電子、 零售終端以及汽車電子等行業(yè)應(yīng)用場景。MF功能強大，并且 能從C#.Net的PC開發(fā)快速進入，因此它幾乎適用于所有嵌 入式場合，同時MF對存儲器和處理器的要求更低，開發(fā)人 員可以在低功耗，低成本的ARM7、ARM9和Blackfin處理 器上使用該框架，所開發(fā)出來的軟件僅需要幾百KB的RAM 或 FLASH/ROM 的存儲空間。而 Windows Embedded CE 的托管代碼環(huán)境需要約10?12 MB的存儲空間，因此，基 于.NET的應(yīng)用設(shè)備只需要較少的存儲空間，降低了產(chǎn)品成本。 此外由于.Net MF還集成了各種接口，如串口、網(wǎng)口、Wi-Fi、 ZigBee、I2C、SPI、SDIO、USB等通信接口，加上其應(yīng)用開 發(fā)簡便，所以基于.NET Micro Framework框架的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 在物聯(lián)網(wǎng)時代將大有作為。

RFID技術(shù)

RFID技術(shù)是20世紀90年代興起的一項非接觸式的自動 識別技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，也是感知層的重要基 礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。RFID是利用射頻信號，通過空間耦合來實現(xiàn)對目標 對象的無接觸識別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以無線方式進行雙 向通信，可實現(xiàn)批量讀取，讀寫器發(fā)射的無線電波，可以讀取 電子標簽內(nèi)存儲的信息，識別電子標簽代表的物品、人和器具 的身份。由于RFID標簽的存儲容量可以是296以上，它徹底 擺脫了條形碼的種種限制，使世界上的每一種商品都可以擁有 獨一無二的電子標簽。

一套完整的RFID系統(tǒng)由閱讀器(Reader)與電子標 簽(TAG)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部分所組成，其工作原理是 Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder，用以 驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時Reader便依 序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。目前，RFID 已廣泛應(yīng)用于制造、銷售、物流、交通、醫(yī)療、安全與軍事等 領(lǐng)域，可以實行全球范圍的各種產(chǎn)品、物資流動過程中的動態(tài)、 快速、準確地識別與管理，因此已經(jīng)引起了世界各國政府與產(chǎn) 業(yè)界的廣泛關(guān)注，并得到廣泛應(yīng)用。

RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的有線接入使用標準RS232或RS485串行通 信。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中，有串行通信總線，可以將串行RFID閱讀器直接掛載在串行總線接口上，通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)對各個掛載 的設(shè)備進行輪詢訪問，獲取各個掛載點的設(shè)備信息，同時也可 以根據(jù)實際協(xié)議標準對設(shè)備節(jié)點進行設(shè)備控制和操作。

RFID卡和標簽根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，有多個不同規(guī)格的 產(chǎn)品。如果應(yīng)用開發(fā)是Windows平臺，生產(chǎn)讀卡器的廠家一 般會提供自己的SDK，用戶不需要熟悉通信協(xié)議，就可以自行 開發(fā)串口通信程序，直接調(diào)用其DLL庫提供的API接口函數(shù) 即可。不過對基于.Net Micro Framework的開發(fā)來說，必須根 據(jù)廠家提供的通信協(xié)議操作。但無論是哪個廠家生產(chǎn)的閱讀 器，其讀卡操作一般都要有如下幾個過程：

獲取RFID卡的類型；

讀取RFID卡的卡號；

選擇指定卡號的RFID卡；

設(shè)置指定扇區(qū)的KEY的類型，及具體的KEY值； 讀寫指定扇區(qū)的數(shù)據(jù)；

使選擇的RFID卡進入休眠狀態(tài)。

以MF1ICS50的RFID卡為例，該卡符合ISO14443A協(xié) 議標準，EEROM的容量為1 024 B,分16個分區(qū)，每區(qū)64 B， 這個64 B又分為4塊，其中最后一塊存放KEY-A、KEY-B及 訪問策略。根據(jù)廠家提供的協(xié)議，實現(xiàn)現(xiàn)完整的RFID閱讀 器操作類，操作命令如下：

private static UInt16 InitializePort = 0x0101 ；

//初始化波特率

private static UInt16 SetDeviceNodeNumber = 0x0102 ；

//發(fā)設(shè)備號

private static UInt16 ReadDeviceNodeNumber = 0x0103 ；

//讀設(shè)備號

private static UInt16 ReadDeviceMode = 0x0104 ；

//讀讀卡器型號

private static UInt16 SetBuzzerBeep = 0x0106 ；

//蜂鳴

private static UInt16 SetLedColor = 0x0107 ；

//設(shè)置紅綠燈

private static UInt16 SetReaderWorkingStatus = 0x0108 ；

//保留

private static UInt16 SetAntennaStatus = 0x010c ；

//設(shè)置天線狀態(tài)

private static UInt16 MifareRequest = 0x0201 ；

//請求卡的類型

private static UInt16 MifareAnticollision = 0x0202 ；

//讀卡號

private static UInt16 MifareSelect = 0x0203 ；

//確認卡號

private static UInt16 MifareHlta = 0x0204 ；

//停機應(yīng)答

private static UInt16 MifareAuthentication1 = 0x0206 ；

//卡片鑒定

private static UInt16 MifareAuthentication2 = 0x0207 ；

//輸入密碼

private static UInt16 MifareRead = 0x0208 ；

//讀卡

private static UInt16 MifareWrite = 0x0209 ；

//寫卡

private static UInt16 MifareInitval = 0x020A ；

//初始化錢包

private static UInt16 MifareReadBalance = 0x020B ；

private static UInt16 MifareDecrement = 0x020C ；

//減值

private static UInt16 MifareIncrement = 0x020D ；

//加值

private static UInt16 MifareRestore = 0x020E ；

//從一個塊到緩存

private static UInt16 MifareTransfer = 0x020F ；

//從緩存到一個塊

private static UInt16 MifareUltraLightAnticoll = 0x0212 ； private static UInt16 MifareUltraLightWrite = 0x0213 ；

4結(jié)語

時代賦予了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)沉重的歷史責任，它將區(qū)別于傳 統(tǒng)網(wǎng)關(guān)的構(gòu)架，成為實現(xiàn)自由互聯(lián)的人類通信的樞紐橋梁。 RFID技術(shù)已擁有較長的應(yīng)用歷史，隨著其成本的降低、印刷 技術(shù)的革新，數(shù)值信息技術(shù)在各行業(yè)的廣泛深入，RFID技術(shù) 擁有了更廣闊的發(fā)展前景。集成了 RFID應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)將 廣泛應(yīng)用于智能家居、智能社區(qū)、數(shù)字醫(yī)院、智能交通等各行 各業(yè)，在未來的物聯(lián)網(wǎng)時代將會扮演非常重要的角色。

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