一种轻量RFID中间件的研究与实现

摘 要：随着射频识别（RFID）多领域的应用，RFID中间件技术得到了广泛的发展。但目前针对轻量级应用的中间件还比较少。本文采用开源网络框架ACE（自适配通信环境），设计并实现了一种轻量型的RFID中间件。

关键词：射频识别；轻量型RFID中间件；ACE；消息处理

中图分类号：TP311.52

1 引言

RFID，即Radio Frequency Idenfication，又称射频识别技术，是一种非接触的自动识别技术，其基本原来是利用射频信号和空间耦合的传输特性，实现对被标记物体的自动识别。RFID系统一般包括电子标签与阅读器俩部分，其中电子标签由天线、专用芯片组成。

RFID设备如何与现有的各式各样的应用相结合，这个问题的核心是企业应用系统如何与RFID硬件设备相连接。因此数据的通透性是应用的关键。【1】数据的获取、数据传输的可靠性、正确性都是必须要考虑的。传统的应用程序之间数据通透是采用中间件架构解决，同理，中间件的架构解决方案便成为RFID应用中一项极为重要的核心技术。

2 相关技术简介

RFID中间件在应用系统中重要的中介角色。【2】应用程序端使用中间件的接口，能连到RFID读写器，读取RFID标签数据。数据由读写器返回到中间件。中间件进行数据处理，再将数据传递至系统逻辑处理。RFID读写器种类增加等情况发生时，应用端不需修改也能处理，省去对多连接的维护复杂性问题。因此RFID中间件在系统中起着至关重要的承上启下的作用。

RFID中间件是一种面向消息的中间件（Message-Oriented Middleware，MOM），信息（Information）是以消息（Message）的形式，从一个程序传动到另外一个或多个程序。消息可以非同步的方式传送，所以传送者不必等待回应。因此RFID中间件包含的功能不仅是信息传送，往往还必须包含数据包分析与传播、安全保证、错误恢复、网络资源定位、路由选择、消息与要求的次序优化以及提供排错工具等服务【3】。

本系统以ACE框架作为基础，开发了一款轻量型的RFID中间件架构。ACE（ADAPTIVE Communication Environment）自适配通信环境，是可以自由使用、开放源码的面向对象（OO）框架（Framework），在其中实现了许多用于并发通信软件的核心模式。应用人员基于ACE框架包可以开发出多种平成通用的通信软件任务。

3 轻量型中间件设计与实现

目前，流行RFID 中间件的代表产品主要是基于EPC（产品电子编码）Global 标准，这是比较完整的国际标准。EPC Global 组织在对RFID 中间件基本功能的研究以及中间件与上层应用接口之间的研究上提出了应用层事件（Application Level Event， ALE）规范，它定义RFID 中间件对上层应用系统应该提供的一组标准接口，以及RFID 中间件最基本的功能：隔离，收集和过滤。目前大多企业研发的RFID 中间件都遵循ALE 规范。[4]

本文研究的轻量型中间件思路如下：以应用程序为基础，输入、输出信息符合EPC Gloable标准，数据传输基于ACE框架，数据过滤结合数据库。

基于原有的应用系统，尽量不改变已经建设的应用系统结构的基础上，结合轻量级中间件、RFID读写设备，本文设计了该类系统的系统结构图。系统结构图设计如下：

图一 系统结构图

传统应用系统在不改变现有程序的结构的基础上，通过RFID中间件与RFID硬件设备通信。上图的中间部分为RFID中间件，该中间件由消息管理端、数据接口以及消息端组成。消息管理端与消息端基于网络通信，数据接口操作数据库。整个中间件的开发基于ACE框架。该通信过程采用了ACE_Proactor（前镊器）模式，该模式ACE框架中的高性能的I/O设计。Proactor模式是和异步I/O操作相关的，采用异步I/O操作的好处大大减少了I/O处理时间。其中消息管理端侧重于与应用程序通信，消息端用于RFID驱动接口通信。系统关键模块设计如下：

以打开RFID读写设备为例：

图二：RFID读取标签信息

本过程涉及到三个主体，应用程序、RFID中间件以及RFID硬件。具体读取数据流程如下：首先应用程序发起读数据信息的操作，系统后台开始调用中间件消息的接口，生成对应的消息报文。应用程序接口异步返回，等待结果。消息管理端将生成的消息放到消息队列，消息队列对接收到的消息进行处理，对于该消息的操作是直接发送。消息端接收到报文后，对消息进行解析，然后调用RFID驱动对标签进行数据的读取。读取数据后，消息端对数据进行相关操作，如数据验证、去重、过滤等操作，再将该数据封装成相应的消息报文。消息报文被送到消息队列，消息队列对消息发送，消息管理端接收到该报文后，对消息进行处理。本次处理为解析报文，解析完成后将数据返回给应用程序。应用程序对该数据进行后续的操作。至此本次过程调用结束。

4 结论

本文研究并实现了一种RFID轻型的中间件，并将其运动到学校创新项目，基于RFID的党员档案管理系统。本文所设计的中间件满足了系统的相关功能要求。下一步的工作将继续研究和改进该中间件，并与其他轻型中间件对比分析，多方面优化提高其性能。本文提出的轻量级RFID中间件，满足中小企业应用需求，对RFID 的实际应用推广具有重要的意义。

参考文献：

[1]邹芳强.RFID 中间件关键技术的研究与实现[D].南昌大学，2009.

[2]邓海生，李军怀.RFID 中间件研究与设计[J].计算机技术与发展，2008，18（11）：55-57.

[3]丁振华，李锦涛，冯波，等.RFID 中间件研究进展[J].计算机工程，2006，32（21）：9-11.

[4]林凤群，陈伯成，袁博，等.RFID 轻量型中间件的构成与实现[J].计算机工程，2010，36（17）：77-80.

作者单位：电子科技大学，成都 610054