RFID智能手机及其在超市购物中的应用 ——读写器API开发---毕业论文

本 科 毕 业 论 文RFID智能手机及其在超市购物中的应用读写器API开发RIFD Smart Phone And Use In ShoppingReader API Development姓 名：学 号：学 院：软件学院 系：软件工程专 业：软件工程年 级：指导教师： 年 月摘要射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是一种非接触性的自动识别技术，能够对多个目标同时进行非接触性识别，已经在物流、安检等领域得到广泛应用。构成RFID系统的电子标签，拥有快速扫描、可重用、数据容量大等优点，在超市货物管理上拥有条形码无法比拟的优势。因此，研究RFID技术在超市购物环境里的应用有着重要的意义。本设计就是尝试使用RFID技术，和我们日常使用的手机结合，构造一个RFID和智能手机结合应用于辅助购物系统。完整的系统由3部分构成，智能手机客户端，RFID读写器API，互联网服务器(ASP.NET服务器，Socket服务器)。智能手机客户端通过蓝牙方式连接读卡器，接受RFID标签的射频，处理读卡器传送的命令，通过手机屏幕显示解析结果。RFID读写器API整合在智能手机客户端中，专门分析和解析读卡器传回的命令。ASP.NET服务器提供PC端的系统访问的服务器。Socket服务器用来专门和手机通过GPRS连接传送数据的服务器。本文主要介绍了项目读写器部分的硬件选材、命令解析、API开发。API完成了对读写器硬件设备的基本操作，并提供给上层软件一套公用接口以实现读写器在实际场合中的应用。API的编写是严格按照读写器硬件属性的要求进行的，它实现了硬件设备可以完成了大部分功能，使API的应用不会仅局限在辅助手机购物系统中，也可以在其它场合其它应用中为开发人员提供便利 。API的设计也充分考虑到它在众多硬件平台上的兼容性和可扩展性，在编写过程中，采用了面向对象的思想和优秀的设计模式，便于以后的升级、维护和移植，使它成为一套具有工业级强度的API。关键词：射频识别技术；读写器；APIAbstractRFID(Radio Frequency Identification) is a kind of non-contact identification technique, its able to identify a number of targets at the same time and has been widely used in the field of logistics industry, safety supervision. The tag which composed to RFID system has a big advantage over bar card, so our investigation on RFID technology in the supermarket to the application environment has an important significance.The design is try to use RFID technology, combine with our day-to-day mobile phone use, construction of a combination of RFID and smart phone used in assisted shopping system. Complete system consists of 3 parts: smart phone client, RFID reader API, the Internet server (ASP.NET server, Socket server). RFID reader API is intergrated to the smart phone client, analysis the order passed back from the reader. ASP.NET server-side systems to provide PC access to the server. Socket servers for specialized and mobile phone through GPRS to connect the server to transmit data.This paper introduces hardware selection, order analysis, API development of the reader part in the project. API completed the basic operation of reader hardware and supply to the upper software in the practical occasions a common interface.APIs prepared in strict accordance with the reader hardware attributes of the request, it complete a majority of functions of the hardware, enable the application of API will not be limited to supporting phone systems, can also be other applications in other occasions for developer convenience. API is also took account of its compatibility among different hardware and software platform, the use of object-oriented method and good design pattern for future upgrades, maintenance and transplantation, make it become a set of API with industrial strength.Keywords:RFID; Reader; API目 录第一章 绪论11.1 引言11.2 RFID与手机结合应用现状21.3 本文研究内容31.4 本文结构3第二章 相关技术介绍52.1 RFID技术介绍52.1.1 RFID技术基本原理52.1.2 RFID技术分类62.1.3 RFID技术的应用72.1.4 RFID技术标准现状82.2 项目软/硬件平台92.2.1 Symbian OS92.2.2蓝牙接口102.2.3 SkyeTek 读写器10第三章 API概要设计133.1 API功能描述133.2 API模块划分14第四章 读写器命令解析164.1 SkyeTek V3协议概述164.2请求命令的格式164.3具体命令的描述194.4消息返回的格式214.5 SkyeTek命令实例214.5.1 Select Tag224.5.2 Read Tag23第五章 读写器API详细设计255.1 SkyeTek API总体设计255.1.1设计模式的引入255.1.2工厂模式在API开发中的应用285.1.3SkyeTekAPI的结构图315.2重要模块的实现325.2.1 命令的储存325.2.2串口通信的建立325.3 API函数说明345.3.1设备函数345.3.2读写器函数355.3.3标签函数375.4 API移植385.5 API的应用场景385.6 API实现结果405.6.1 连接读写器的实现405.6.1 读标签的实现42第六章 结束语43致谢44参考文献45ContentsChapter 1 Preface11.1 Introduction11.2 RFID on Smartphone21.3 Main Work of This Theis31.4 Main Structure of This Thesis3Chapter 2 Related Technology52.1 Analysis of RFID52.1.1 Basic Concept of RFID52.1.2 The Classification of RFID62.1.3 The Application of RFID72.1.4 RFID Standard82.2 Project Hardware / Software Platform92.2.1 Symbian OS92.2.2 Bluetooth102.2.3 SkyeTek Reader10Chapter 3 API General Design133.1 API Functional Description133.2 API Module division14Chapter 4 Reader Command164.1 SkyeTek V3 Protocle164.2 Request Formats164.3 Command Description194.4 Response Formats214.5 SkyeTek Command Instance214.5.1 Select Tag224.5.2 Read Tag23Chapter 5 API Detail Design255.1 SkyeTekAPI Desing255.1.1 Design Pattern255.1.2 Factory Pattern In API Development285.1.3 SkyeTekAPI Dtructural Drawing315.2 Implement of important module325.2.1 Order Storage325.2.2 Establishment Of Serial Communication325.3 API Functions Description345.3.1 Device Fusctions345.3.2 Reader Fusctions355.3.3 Tag Fusctions375.4 API Transplanted385.5 Using The API385.6 API Achieve Results405.6.1 Connect The Reader405.6.1 Read Tag42Chapter 6 Summary43Acknowledgement44References45RFID智能手机及其在超市购物中的应用读写器API开发第一章 绪论1.1 引言射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。近几年，随着RFID技术的推广应用，中国RFID的市场规模(如图1-1)呈现出良好的发展态势。中国的RFID应用主要集中在中低频领域(工作频率小于30MHz)，在身份识别、安全门禁、电子购票、交通等领域得到了一定规模的应用。我国高频RFID(工作频率大于400MHz)应用有很多政府参与的痕迹，整体规模不大，其中最典型的应用案例就是铁道部的车辆调度系统(ATIS)、海关的自动验放系统和高速公路自动收费系统。图1-1 中国RFID的市场规模手机，一个多用途的科技产品从发明第一款式开始，它对人们的影响非常大。它不但方便了人们做事的速度也增进人们的人际关系。手机的发展史不只代表着科技的进步，也证明了人类文明的发展。从模拟到GSM、从GSM到GPRS等等，每样新技术的发明都对手机的发展起着很大的推动力。手机的发展史可以分为这几代：第一代(1G)、第二代(2G)、第三代(3G)1。第一代手机(模拟移动电话)在70年代末诞生了。它只能进行语音通信，收讯效果和保密性不足，无线带宽利用也不充分。它们起初是把这些手机装进汽车里。但是后来，他们把它改造成比较小的形状。功能主要是打电话。第二代手机：在80年代尾诞生。它们的诞生把第一代的手机给淘汰出手机的市场。它的系统引入了数码无线电技术，它提供更高的网络容量，改善了语音质量和保密性，还引入了无缝的国际漫游。它们比第一代手机的电池更持久，耐用。它们也提供更好的品质在较低的成本。功能: 打电话 ，收发短信(短消息、SMS)、彩信(MMS、多媒体简讯)、WAP等。第三代手机：在二十一世纪。它的主要目标是开发全球通用的无线通讯系统。功能:打电话，收发短信(短消息、SMS)、彩信(MMS、多媒体简讯)、WAP 、上网、听音乐、玩游戏、蓝牙功能、摄影，等。以从这里，我们可以发现到手机从第一代开始到目前已经有了千变万化的改变。从中国手机用户规模而言，到2006年2月，中国手机用户数超过4亿，中国成为世界上最大的移动通信大国；截至到2006年11月，中国手机用户达到4.55亿，百人手机拥有数达到34.6，平均每三个人拥有手机数量超过1台。中国发达地区手机终端普及率更高。移动电话用户规模的扩大为手机移动搜索市场快速增长提供庞大的用户基础。RFID良好的市场发展前景加之庞大的中国手机用户群体，使RFID与手机结合应用成为可能，并且具有重要的意义。1.2 RFID与手机结合应用现状由于存储在芯片上的产品信息能够被方便地进行传输，RFID芯片受到了仓储和零售企业的青睐，然而，也许是RFID 看似与人们的日常生活不是那么息息相关的原因，所以目前还是较少有人对RFID 津津乐道。现在，一些电子通讯公司，比如Philips，Nokia，他们对RFID 所进行的一些研究和应用开发，有望为老百姓的生活带来直接的便利和乐趣。诺基亚称，目前它们正在开发一种新的手机，该手机利用了内置微芯片技术，可以用来存储货物信息和显示用户的使用场所，例如零售商可以在货架上设置内置有RFID芯片的“使手机接近这里”标签，向手机上发送赠券，或者在收银台边贴上相同的标签，迅速地交换存储在手机上的个人资料，完成质保手续。诺基亚表示，在它们未来推出的新款手机产品中，嵌入了RFID芯片，可以帮助客户实现“供应链、客户服务、销售计划以及商标管理”的远程操作2。在韩国日本，RFID手机已经进入了人们的购物支付活动，它主要用在：1. RFID银行：在一台自动取款机前，无需银行卡，只需将你的手机贴着一种特殊的感应器，就可以取出现金或查看信息。现在韩国有超过100万人采用这项服务，每月只收取一定的月租费即可。2. 出租司机身份验证：如果你在韩国首尔坐了一辆出租车，你觉得司机举止可疑; 你可以利用手机扫描车门内侧一个司机身份标识来获取司机及该出租车的笛身份等信息。3. 自动贩卖机：只要将手机贴近自动贩卖机，你就可以获取饮料。 在中国广州，开通了以RFID手机为基础的“手机地铁票”服务，人们可以先用手机完成空中充值功能后，将手机往地铁闸机的读卡区前一晃，闸机扇门就自动打开，再从出闸机前一晃，就顺利地刷卡出站。“手机地铁票”项目是国内第一个使用手机支付地铁票款的应用项目，RFID技术的商用测试不断完善，填补了这一领域的国内空白。过去的几年里，手机走过了多个不同的发展阶段GPS、Wi-Fi、红外线、蓝牙以及超宽带(Ultrawideband)技术。随着手机功能完善性和普及性不断飞升，RFID与手机的结合必将成为一个应用热点，服务于人们的生活。1.3 本文研究内容本文的主要内容是在分析RFID应用现状及工作原理的基础上，根据项目选用的SkyeTek读写器的硬件特性，开发出一套符合软硬件要求的API，实现RFID与手机的结合使用。论文主要研究以下3部分的内容：(1) 深入理解SkyeTek读写器的命令拼接规则。(2) 命令封装，开发一套为上层应用程序提供读写器操作的API。(3) API移植，将其与Symbian OS上的应用程序整合。1.4 本文结构第一章：介绍了项目的相关背景，RFID与手机的市场现状以及两者结合使用的情况，引出本项目需要达到的目标。第二章：对RFID的工作原理进行了阐述，介绍项目相关的软硬件平台，为后续章节的API的开发打下基础。第三章：根据项目实际要求，从SkyeTek读写器实现的功能出发，规划本API需要完成的目标。第四章：深入解析SkyeTek读写器的命令拼接规则。需要解析的读写器命令包括：由应用程序传入读写器并控制其操作的请求命令；读写器执行请求命令完毕后返回给应用程序的返回命令。第五章：根据第四章描述的读写器命令拼接规则，按照第三章提出的API需求，开发符合项目标准的API，并对API的使用和移植进行验证和说明。最后总结本文的研究工作和结果，并就本文的后续研究提出自己的思考、见解和展望。第二章 相关技术介绍2.1 RFID技术介绍2.1.1 RFID技术基本原理一个典型的RFID系统一般由RFID标签、读写器以及计算机系统等部分组成。其中RFID标签中一般保存有约定格式的编码数据，用以唯一标识标签所附着的物体。与传统的识别方式相比，RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷。能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域，并被认为是条形码标签的未来替代品。RFID系统的工作原理(如图2-1)：读写器通过天线发送出一定频率的射频信号；当RFID标签进入读写器工作场时，其天线产生感应电流，从而RFID标签获得能量被激活并向读写器发送出自身编码等信息；读写器接收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号；RFID标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作3。图2-1 RFID系统原理2.1.2 RFID技术分类RFID技术主要按照以下四种方式进行分类：(1) 工作频率分类根据工作频率的不同可分为低频、高频、甚高频等系统。工作频率小于30MHz的系统一般称为低频系统。低频系统具有标签成本低、阅读距离短、阅读天线方向性弱、抗干扰性强等特点。多应用于门禁控制、e通卡支付等。最常用的13.56MHz RFID系统就属于低频系统。高频系统一般指工作频率大于400MHz的系统，具有标签及读写器成本高、阅读距离远、阅读天线方向性强、抗干扰性弱等特点。这种频率的RFID系统，读写器在标签快速移动时仍具有很好的识别能力，因此被广泛的应用于火车监控、高速公路收费等系统。甚高频系统一般指工作频率大于1GHz的RFID系统，其突出特点是阅读距离远。(2) 标签读写特性分类根据标签读写特性的不同可以分为可读写(RW)标签、一次写入多次读出(WORM)标签和只读(RO)标签三种。RW标签成本较高，而且读写数据所花费的时间要大于其它两种标签。RO标签存有一个唯一的标识，不能修改，从而保证了安全性。(3) 标签有无源分类根据标签是否携带电源可以将RFID系统分为有源系统和无源系统两种。有源RFID标签读写距离较长，但受电源寿命影响，寿命相应较短。无源RFID标签成本低、寿命长、体积小，但是它的读写距离较短，一般只有几厘米到几十厘米。(4) 调制方式分类根据调制方式不同，RFID系统可以分为主动式和被动式两种。在主动式RFID系统中，标签一般为有源标签，用自身的射频能量主动的发送数据给读写器。而在被动式RFID系统中，标签必须受到读写器射频能量激发，才能反馈数据给读写器。2.1.3 RFID技术的应用前文通过比较，归纳总结了RFID技术的优点。正是由于这些优点，RFID技术在许多领域都得到了广泛的应用4。(1) 安全防护领域门禁保安系统可以应用RFID技术，并且RFID标签还可以一卡多用13，例如使学生证、出入证、餐卡甚至身份证集成于一张RFID标签。只要进出人员携带一张经过授权认证的RFID标签，就可以通过进出口的RFID读写器进行身份验证。这种方式也可以结合指纹识别、人脸识别等技术提高安全等级。还可以利用RFID标签标定进出人员或物品，从而将签到、资产出入管理等系统集成至门禁系统。RFID技术还可用于财产防盗，近期生产的汽车上都配备有RFID防盗系统14。汽车钥匙当中含有RFID标签，当钥匙进入锁孔后，锁孔中读写器判断汽车钥匙是否为原配钥匙，有效地防止了由于盗配钥匙导致的汽车丢失。(2) 商品生产销售领域使用RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视系统，可以有效提高生产效率、改进生产方式并节约生产成本。例如，对于配件众多的汽车或飞机制造，在重要配件上挂贴或嵌入RFID标签，可以配合控制系统完成高度组织的、复杂的装配任务。RFID技术还可用于仓储管理领域，可以大大节省仓库货物流通管理时间和盘点时间。最近的一些研究表明，利用RFID技术，可以在大型仓库中实现任意货物的三维坐标定位。RFID技术可帮助商家和消费者实现货物真伪识别。由于RFID标签中的数据可以应用各种加密技术和身份认证技术，所以，复制或窜改RFID标签内容基本不可行。消费者只需要用读写器识别商品上的RFID标签，就可以判断货物的真伪。目前，欧洲一些国家的货币防伪也利用了RFID技术。(3) 管理与数据统计领域将RFID标签植入牲畜皮下，可以给畜牧业提供更为现代化的管理方式。RFID标签还可以应用于比赛计时。例如每年举办的厦门国际马拉松赛中，运动员鞋带上绑有一个RFID标签。在经过比赛重点路段和终点的RFID读写器时，其时间信息被自动记录，大大方便了比赛名次的统计和运动员赛后自我技术分析。(4) 交通运输领域利用RFID标签可以在高速运动中被识别的特点，RFID技术被广泛的应用于高速公路自动收费及交通管理中。携带有RFID标签的车辆经过收费点读写器时，读写器会识别标签并改写标签内容，完成对相应费用的收缴。这个过程中车辆无需停顿，大大缓解了车辆排队带来的交通问题。另外，应用RFID技术的交通管理系统还可以完成自动查处违章车辆、记录违章情况的工作。(5) 公益事业领域图书馆、博物馆等公益事业机构，可以利用RFID技术提高服务质量、降低服务成本。例如将图书馆藏书粘贴RFID标签，可以大大缩短书籍的查找、借阅、还书和盘点等过程所占用的时间，并简化这些过程的实施。除了以上五个方面，RFID技术还在其它很多领域崭露头角。我国RFID技术的研究和应用开展较晚，现在正处于快速发展和推广时期。2.1.4 RFID技术标准现状目前，RFID还未形成统一的全球化标准，市场为多种标准并存的局面，但随着全球物流行业RFID大规模应用的开始，RFID标准的统一已经得到业界的广泛认同5。RFID系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成。目前已经发布或者是正在制定中的标准主要是与数据采集相关的，其中包括电子标签与读写器之间的空气接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID标签与读写器的性能和一致性测试规范、以及RFID标签的数据内容编码标准等。后台数据库网络应用系统目前并没有形成正式的国际标准，只有少数产业联盟制定了一些规范，现阶段还在不断演变中。 RFID标准争夺的核心主要在RFID标签的数据内容编码标准这一领域。目前，形成了五大标准组织，分别代表了国际上不同团体或者国家的利益。EPC Global是由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织联合成立，在全球拥有上百家成员，得到了零售巨头沃尔玛，制造业巨头强生、宝洁等跨国公司的支持。而AIM、ISO、UID则代表了欧美国家和日本；IP-X的成员则以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主。比较而言，EPC Global由于综合了美国和欧洲厂商，实力相对占上风。在中国，信产部电子标签标准工作组成立于2005年10月，下设7个工作组，包括总体组(47家)、标签与读写器组(48家)、频率与通信组(26家)、数据格式组(14家)、应用组(52家)、信息安全组(18家)、知识产权组(4家)。电子标签标准工作组提出了中国的RFID标准体系，并有针对性的开展了研究，已立项的RFID标准主要是对应ISO 18000系列标准。2.2 项目软/硬件平台2.2.1 Symbian OS随着嵌入式操作系统以及嵌入式CPU技术的发展，智能手机已成为其主要应用之一，常见的嵌入式手机操作系统有：Symbian，Linux，Windows Mobile等。下面简要介绍Symbian操作系统6。Symbian是由Ericsson、Panasonic、NOKIA、Simens AG、Sony Ericsson等公司所共同开发并拥用的专为手机硬件而设计的作业系统，其前身是EPOCS。ymbian操作系统在智能移动终端上拥有强大的应用程序以及通信能力，这都要归功于它有一个非常健全的核心强大的对象导向系统、企业用标准通信传输协议以及完美的sun java语言。Symbian认为无线通讯装置除了要提供声音沟通的功能外，同时也应具有其它种沟通方式，如触笔、键盘等。在硬件设计上，它可以提供许多不同风格的外型，像使用真实或虚拟的键盘，在软件功能上可以容纳许多功能，包括和他人互相分享信息、浏览网页、传输、接收电子信件、传真以及个人生活行程管理等。Symbian是真正的微内核操作系统，操作系统只有很小一部分是运行在最高优先级的，其它的功能都是以client/server的方式提供。Symbian系统主要由以下五部分组成。(1) 应用层：主要包括Shell，OPL以及其他应用程序。(2) 系统层：包括常见的诸如Dialogs，Menu,Toolbar,Icons,等应用单元。(3) 服务层：包括Window Server,Process Server,Sound Server,Database Server,File Server,以及无线协议等为其他应用程序提供的系统服务。(4) 内核：包括euser.dll，ekern.dll，服务控制，HAL等操作系统与底层硬件相关的内容。(5) 驱动程序：包括所有设备的驱动。2.2.2蓝牙接口“蓝牙”是一种短距离的无线连接技术标准的代称，蓝牙的实质内容就是要建立通用的无线电空中接口及其控制软件的公开标准。“蓝牙”技术的设计初衷就是将智能移动电话与笔记本电脑、掌上电脑以及各种数字化的信息设备都能不再用电缆，而是用一种小型的、低成本的无线通信技术连接起来；进而形成一种个人身边的网络，使得在其范围之内各种信息化的移动便携设备都能无缝地实现资源共享。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙1.0标准由两个文件组成。一个是核心部分(FoundationCore)，它规定的是设计标准。另一个叫协议子集部分(FoundationProfile)，它规定的是运作性准则7。蓝牙所带来的不只是一个更快、更远、更安全、更方便的网络传输方式；更重要的，蓝芽是一种共通的标准，无论是通讯、信息、媒体(消费性电子)等可携式终端机，都可以使用一种语言，彼此自由沟通相互传送宽频讯息，打破3c产品之间的沟通障碍。2.2.3 SkyeTek 读写器SkyeTek是内置式RFID读写器技术领先供应商，其所有产品都基于SkyeTek的 高级通用读写器架构(AURA)，她是一个标准化的、开发的架构，打散了软硬件之间的界限，支持各种标签 (这个特征称为 Tagnostic) 并提供超强的加密性能。SkyeTek读写器广泛用于商品防伪、非接触支付、资产管理、病员安全、人员管理等领域。而为了适应不同场合不同设备的需求，SkyeTek又有M2，M4,M7,M9等模块，下面介绍的是本项目选用的SkyeModule M2。图2-2 SkyeModule M2实物图SkyeModuleTM M2，工业界最安全的嵌入式读写器，是特别为非接触式金融信息传输以及加密认证的垂直市场而设计的，它提供了丰富的HF标签协议支持，并为嵌入式应用进行了优化8。SkyeModule M2有以下关键的优点： (1)安全：基于经典的密码标准，SkyeModule M2为普通的标签提供了安全支持，同使用某些厂商的私有安全标签的标签相比，可以节省6070%。可以体现在以下几点： 1. 标准的加密算法(DES、3DES与AES)。 2. 安全hash函数(SHA与MD5)。 3. 内部伪随机数生成(PRNG)。 4. 支持私有加密协议(Mifare)。 5. 支持以后通过板载(7816 slot增加加密算法)。 6. 外围设备的加密算法和密钥存储。(2)保护投资：一个开放的、可伸缩的架构提供了前向兼容性，可以方便地升级，可以很好地保护用户的投资。可以体现在以下几点： 1. 与其他读写器相比Tagnostic技术支持更多的ISO15693与ISO14443A/B标签。 2. TagIQTM对每个标签的唯一特征进行组织，使得读写性能最优。 3. 通用刀片式，同M9模块具有相同尺寸，连接方法，软件接口，专门进行了优化设计，增加了解决方案的灵活性。 4. ReaderWare与ReaderDNA授权允许客户自行制造以降低成。 (3)出众的嵌入能力：SkyeModule M2的小尺寸与智能软件让用户方便地集成，有极佳的性价比。可以体现在以下几点： 1. 小型化：只要标准的商用卡49%的大小。 2. 最佳的输出功率(200mW)和电源管理。 3. 降噪技术。 4. 主机接口软件可通过软件调节：UART(TTL)、SPI、USB。 5. 7个通用I/O口。第三章 API概要设计应用程序开发人员可以直接通过调用SkyeTek命令，以实现一些简单的读写器读写操作。但是，由于商业生产中标签的类型标准，在国际之间并没有实现一个合理的统一，以至于仅仅通过简单直接的命令很难实现对所有标签的的兼容。为了方便大型应用程序的开发，把直接控制硬件操作的命令封装起来，组建一套SkyeTek读写器的API是相当有必要的。SkyeAPI可以是应用程序编程接口所使用的开发应用，建立直接沟通的RFID读写器嵌入到任何产品中。建立于C+语言的基础，这些库是灵活的，易于集成到几乎所有的程序中。包括每个SkyeTek的模块开发套件，SkyeTekAPI拟完成项目所需的读写器功能，并为企业级开发提供快速和直观的界面，开始为嵌入式RFID建立应用软件。开发是一个单一，直观的界面，虚拟化的基础硬件，以使开发人员摆脱了RFID的具体内容，如频率、空气接口协议和标签。开发者只是援引简单的命令，如SelectTag，ReadTag，和WriteTag，充分利用潜在的RFID基础设施。SkyeAPI援引SkyeTek的议定书及固件上运行的读写器。固件负责执行命令和返回数据到主机应用程序。它也传送高级别的API命令到标签的具体命令来调整，在TagIQ的知识基础上，以优化标签阅读领域的性能。安全政策，也可以设置为验证和授权标记的项目或个人基于数据加密或应用上的标签。SkyeTek的嵌入式应用程序代码也可以运行在读写器的记忆低延迟答复或合理化的处理器数目中9。3.1 API功能描述本设计RFID与手机结合完整的系统由3部分构成，智能手机客户端，RFID读写器API，互联网服务器(ASP.NET服务器，Socket服务器)。智能手机客户端通过蓝牙方式连接读卡器，接受RFID标签的射频，处理读卡器传送的命令，通过手机屏幕显示解析结果。RFID读写器API整合在智能手机客户端中，专门分析和解析读卡器传回的命令。ASP.NET服务器提供PC端的系统访问的服务器。Socket服务器用来专门和手机通过GPRS连接传送数据的服务器。智能手机客户端与RFID读写器API对读写器进行操作的流程如图3-1所示：图3-1 RFID读写器API工作流程以读操作为例说明API与手机客户端的工作：在手机上选择读标签操作，客户端程序便会转去调用读写器API里的SkyeTek_ReadTagData函数，函数的功能是：根据具体的标签类型生成一条读标签命令，命令以二进制码格式通过串口(蓝牙)传入读写器，在读写器读取成功后，接受二进制码格式的返回命令，然后从读到的返回命令里解析出标签内容，将其传回给手机客户端。3.2 API模块划分(1)建立通讯如果直接在Symbian OS下开发基于Symbian的API，将遇到众多的困难：每次开发都需要在Window平台搭建Symbian虚拟开发环境；Symbian下的C+软件开发工具太弱小，严重影响开发效率。所以在Windows下开发可运行的程序，再移植到Symbian上，不仅可以达到项目预期目标，也能为API以后的维护和扩展提供便利。串口是一种简单普遍的计算机接口，项目选用的读写器开发平台提供直接的串口，可以与主机进行连接通讯。随后应用程序通过串口向读写器发送命令，读写器执行操作后，通过串口像应用程序返回信息，所以，建立串口通讯是API开发的第一步。(2)存储命令读写器根据自己的硬件特性规定了控制读写器操作的各种命令，在对命令的拼写规则有了正确理解过后，就需要设计符合API要求的数据结构，来存储读写器的命令，这些命令是API行为的中心，它们在应用程序和读写器之间交互，实现了RFID和手机的结合。(3)生成命令在定义了命令的存储格式之后，就可以按照读写器命令的拼写规则，根据应用程序的要求封装生成满足特定场合的命令。(4)解析返回命令由第三步生成的命令，通过串口传入读写器，读写器进行相应的操作后，需要返回一条报告操作执行情况的命令，如读操作成功、扫描标签失败等。返回的命令是以二进制格式由读写器发出的，这时就需要对其进行解析，获取其中应用程序需要的信息。API各模块间的关系图3-2所示：读写器命令封装/解析模块读取标签命令通信模块智能手机客户端写入标签命令扫描标签命令图3-2 API模块关系图第四章 读写器命令解析4.1 SkyeTek V3协议概述每一个RFID读写器都必须规定与自己硬件设备匹配的操作命令，以完成对标签的读写控制。SkyeTek协议是为SkyeTek各类模块的命令开发提供的公共标准，它定义了数据在主机与SkyeTek读写器之间交互的形式，详细规定了主设备如何去获取、设置、控制一个模块对RFID标签进行读写。对于不同模块的读写器，有不同的SkyeTek协议，SkyeModule M2遵循的是SkyeTek V3协议(STPv3)，它定义了两种通讯方式10：(1) ASCIIASCII方式在所有的请求和响应中都所用ASCII字符。所有的命令都被分配到两个字节里面，每个字节都是用一个ASCII字符去表示一串二进制数。每个请求消息的首尾端都必须加上,每一个响应消息都必须以开头,并且以结尾。(2) 二进制在二进制方式中，命令是通过二进制数组传送的。每一个请求和响应消息都要有一个开始格式，即加上字节，同时还必须说明信息的长度，指示一个请求或者相应信息里面所包含的字节数。4.2请求命令的格式应用程序可以通过提供的命令与读写器进行交互。当我们需要对读写器进行操作或者控制，这时发送的命令被称为请求命令；读写器执行请求命理之后，需要把执行的结果返回给应用程序，这个返回的命令被称为返回命令。STPv3二进制请求命令使用如下定义的格式：表4-1 请求命令格式 各域域名内容标识占用字节数Message length信息长度2Flags命令标志2Command具体命令2ReaderID读写器ID4Tag Type标签类型2TID Length标签ID的长度1TagID标签ID16(最大)AFI应用程序标识1Session会议1Addrss地址2Nunmber of Blocks内存块数目2Data Length数据长度2Data具体的数据1K(最大)CRC循环冗余校验码2说明：1.从上到下为每一条命令的拼写顺序。2.深灰色域为每条命令必须的域。3.浅灰色域为每天命令可选的域。4.白色的域得根据具体的操作来判断是否需要写入命令。 格式中每一部分的具体说明如下：(1) Message length 信息长度：标明请求命令中包含的字节数，为每条命令必须写入的域，其中的长度并不包括，占用两个字节。(2) Flags 命令标志：通过打开或者关闭标签可以改变命令的行为，Flags被设置成不同的属性将会对读写器产生不同的影响。Flags域可以被设置成不同的属性，几个属性可以一起被写入，对操作(Command)进行复合地控制。它占两个字节，以下是对不同设置的简单描述：Loop_F:让读写器在可探测区域不停的获取标签的信息。Inventory_F:让读写器获取所有标签的信息,或者执行一个反碰撞序列。Lock_F：允许锁住所有的标签或者是某个标签内存里特定的块。不同的属性特征是可以同时使用的。TID_F：一般是用在标签读写命令中，如果这设置了此位，那么命令中的TID域也必须写入内容，对标签的操作将只针对指定的标签。CRC_F:此位是二进制命令形式的必需位。(3) Command 命令标明传向读写器的具体的命令，包括选择标签(Selecet Tag)，读标签(Read Tag)等一切对标签的具体操作。(4) ReaderID：读写器ID标明请求命令所指向的具体是哪一种读写器模块，如果命令中的ReaderID与介绍到命令的读写器不一致，那么读写器是不能对命令进行响应的。如果Flags中设置了RID_F，那么ReaderID也必须在命令有设置。(5) Tag Type：标签类型指明读写器需要通讯的标签的类型，通常是在有一个标签命令座位返回信息被传入主机时使用。(6) TID Length：标签ID长度该域标明命令中TagID的长度，是在设置TagID域前必须写入的。(7) TagID：标签ID该域标明从主机传来的命令所指向的标签的ID。(8) AFI应用程序标识：(Application field indentifier)如果可探测区域内的标签属于某一个标签家族的成员，那么就可以通过API获得这类信息。AFI域只有当标签支持AFI功能的时候才有效,需设置AFI Flag。(9) Session只有当标签支持session功能是才有效。(10) Addrss：地址如果控制端命令包含有地址值，就用address来标明。它是由具体的命令决定的，可能是一个特定标签的内存地址，也可以通过转化指向具体的内存空间。Address域并不是每条命令都必需的。(11) Nunmber of Blocks：块数目从读写器读出，由读写器写入的数据的总量。(12) Data Length：数据的长度标明data域里面所包含的数据的字节数，是在写入Data域之前必须设置的。(13) Data：数据只有当Data Length域有设置后才有效，它是命令所要传输的数据，内容最大为1KB。(14) CRC循环冗余校验，防止信息传输出现的位错误，是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。4.3具体命令的描述下表描述的是Select Tag，Read Tag Data，Write Tag Data三条命令各个域拼写规则。表4-2 常用命令的可用域Select TagRead Tag DataWrite Tag DataMessage lengthMMMFlagsMMMCommand010101020103ReaderIDOOOTag TypeMMMTID LengthOMMTagIDOOMAFIOOSessionOAddrssMMNunmber of BlocksMMData LengthMDataMCRCMMM说明： M(mandatory)为必须填写的域；O(optional)为可选的域；“”表示该条命令不需要的域。(1) Select Tag (0x0101)选择标签命令，将获取在读写器读写范围内标签的ID，它受到Flads域不同 组合的影响：如果标签类型被设置为auto，读写器会扫描范围内所有的标