快速、多功能的Blackfin處理器可處理高級(jí)RFID讀取器應(yīng)用

作者：David Katz, Glen Ouellette, Rick Gentile, and Giuseppe Olivadoti

我們?cè)谏詈凸ぷ髦性絹碓蕉嗟赜龅?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/105/" target="_blank">射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)。從庫(kù)存控制到超市的快速結(jié)賬，該技術(shù)正在改變?cè)S多現(xiàn)有應(yīng)用程序并啟用新應(yīng)用程序。在前端，“信號(hào)鏈”從連接到目標(biāo)單元的小標(biāo)簽開始;標(biāo)簽以比特流的形式將信息傳達(dá)給RFID閱讀器，RFID閱讀器檢測(cè)標(biāo)簽何時(shí)存在于特定區(qū)域，并讀取它們攜帶的信息。在后端，基于服務(wù)器的系統(tǒng)維護(hù)和更新標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)，生成警報(bào)或在企業(yè)內(nèi)啟動(dòng)其他基于信息的流程。

目前，大多數(shù)RFID閱讀器都采用多個(gè)處理器來滿足應(yīng)用要求。通常，信號(hào)處理器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）接口。然后，網(wǎng)絡(luò)處理器與本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器通信以進(jìn)行信息存儲(chǔ)和檢索。本文介紹如何通過ADI公司Blackfin處理器系列的單個(gè)處理器管理這些看似不同的功能（信號(hào)轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡(luò)連接）。

我們首先簡(jiǎn)要概述RFID技術(shù)，并討論它現(xiàn)在和未來的應(yīng)用。然后，重點(diǎn)介紹 RFID 閱讀器功能，探索需要在 RFID 閱讀器上運(yùn)行的基本軟件組件以及服務(wù)器連接。最后，一些框圖提供了一些系統(tǒng)配置建議。

當(dāng)今的應(yīng)用和新興應(yīng)用

RFID技術(shù)允許同時(shí)監(jiān)控多個(gè)項(xiàng)目，而無需人“觸摸”每個(gè)項(xiàng)目（例如，使用手持式條形碼掃描儀），從而實(shí)現(xiàn)了許多新型應(yīng)用?？梢岳眠@種自動(dòng)識(shí)別的應(yīng)用類型包括庫(kù)存控制、物流管理、監(jiān)控和收費(fèi)等多個(gè)領(lǐng)域。

如今，無處不在的面向商品的通用產(chǎn)品代碼 （UPC） 是一種一維 （1D） 條形碼，幾乎涵蓋了所有可供公眾購(gòu)買的東西。條形碼包含有關(guān)其所附物品的相關(guān)信息，可能包括商品的建議零售價(jià)和/或制造地點(diǎn)和日期。一維和二維條形碼也可用于跟蹤物品的貨件詳細(xì)信息。

條形碼適用于單個(gè)項(xiàng)目，但是當(dāng)有許多東西要掃描時(shí)，工作流程會(huì)變得低效。例如，打開并單獨(dú)掃描包含數(shù)百或數(shù)千個(gè)最終產(chǎn)品的托盤上的每件物品是不切實(shí)際的。但是，即使要掃描的物品相對(duì)較少，例如超市收銀臺(tái)的雜貨，也必須在掃描儀和被掃描的標(biāo)簽之間建立正確的對(duì)齊方式。更重要的是，操作大件物品以查找條形碼可能具有挑戰(zhàn)性。

RFID技術(shù)以比特流的形式用EPC（電子產(chǎn)品代碼）取代UPC。EPC 至少允許自動(dòng)收集條形碼中包含的相同類型的信息并進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，只需最少的人為干預(yù)。此外，EPC 可以包含與標(biāo)記項(xiàng)目的唯一識(shí)別特征相關(guān)的更多信息，即使有許多相同的項(xiàng)目也是如此。此外，與傳統(tǒng)條形碼不同，無論物品朝哪個(gè)方向或環(huán)境照明條件如何，都可以檢測(cè)和跟蹤物品。霧、黑暗，甚至倉(cāng)庫(kù)污垢都不再重要。

以下是當(dāng)今RFID系統(tǒng)的更多使用方式：

在超市食品托盤和箱子中，他們可以跟蹤資產(chǎn)并更好地管理資產(chǎn)池。由于能夠?qū)懭霕?biāo)簽，可以包含其他信息（例如保質(zhì)期）。此外，還可以實(shí)施自動(dòng)重新訂購(gòu)，以保持貨架的適當(dāng)庫(kù)存。

在圖書館中，它們可用于自動(dòng)發(fā)放和歸還材料，這些材料在早期是通過使用條形碼掃描儀單獨(dú)讀取標(biāo)簽來識(shí)別的。

在服裝標(biāo)簽中，他們可以識(shí)別真正的商品來源。通過使用標(biāo)簽的識(shí)別號(hào)，可以將該物品認(rèn)證為真品或被挑出來作為假冒產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查。

在制藥行業(yè)，它們可用于防止假冒用品。

在體育比賽中，他們可以準(zhǔn)確地跟蹤跑步者在長(zhǎng)時(shí)間比賽中的進(jìn)步。

無線射頻識(shí)別系統(tǒng)概述

RFID 使用比特流的射頻 （RF） 傳輸來與對(duì)象通信、識(shí)別、分類和/或跟蹤對(duì)象。每個(gè)對(duì)象都有自己的RFID標(biāo)簽（也稱為應(yīng)答器）。整個(gè)系統(tǒng)采用標(biāo)簽閱讀器，這是一個(gè)從每個(gè)標(biāo)簽接收射頻能量的子系統(tǒng)。閱讀器具有嵌入式軟件，用于管理接收到的標(biāo)簽信息的詢問、解碼和處理;它與包含標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)和其他相關(guān)信息的存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行通信。圖1顯示了RFID系統(tǒng)的概念圖。

圖1.RFID 系統(tǒng)的簡(jiǎn)化表示。

無線射頻識(shí)別閱讀器

RFID閱讀器提供單個(gè)標(biāo)簽和跟蹤/管理系統(tǒng)之間的連接。它有多種外形尺寸可供選擇，通常足夠小，可以安裝在柜臺(tái)、三腳架或墻壁上。根據(jù)應(yīng)用和操作條件，可能會(huì)有多個(gè)讀卡器來完全服務(wù)于特定區(qū)域。例如，在倉(cāng)庫(kù)中，讀取器網(wǎng)絡(luò)可以確保在從 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)時(shí) 100% 查詢和記錄所有托盤。

總體而言，閱讀器提供了三個(gè)主要功能：與標(biāo)簽進(jìn)行雙向通信以隔離單個(gè)標(biāo)簽;接收到的信息的初始處理;以及與將信息鏈接到企業(yè)的服務(wù)器的連接。

RFID 讀取器必須處理感興趣區(qū)域內(nèi)的多個(gè)標(biāo)簽，這在受限空間區(qū)域內(nèi)具有許多標(biāo)簽的應(yīng)用中非常重要的考慮因素（例如，駐留在眾多工廠托盤上的多個(gè)標(biāo)簽產(chǎn)品）。

多讀取器/標(biāo)記方案中的主要挑戰(zhàn)是，當(dāng)許多讀取器發(fā)送查詢并且多個(gè)標(biāo)記同時(shí)響應(yīng)時(shí)，將發(fā)生沖突。避免此問題的最常見方法是使用某種形式的時(shí)分復(fù)用算法?？梢詫⒆x取器設(shè)置為在不同時(shí)間詢問，而標(biāo)簽可以配置為在隨機(jī)時(shí)間間隔后響應(yīng)。很明顯，能夠在嵌入式軟件中實(shí)現(xiàn)此功能提供了額外的靈活性。

射頻識(shí)別應(yīng)答器（“標(biāo)簽”）

RFID標(biāo)簽由一個(gè)集成電路（IC）芯片組成，該芯片保存有關(guān)標(biāo)簽所貼物體的唯一信息（例如EPC數(shù)據(jù)），用于從閱讀器接收RF能量并傳輸信息的天線（通常是印刷電路圖案），以及某種包裹標(biāo)簽組件的外殼。值得記住的是，上述術(shù)語“對(duì)象”可以適用于任何數(shù)量不同的事物，從工廠商品到動(dòng)物，再到人。標(biāo)簽到閱讀器的距離是一個(gè)重要的系統(tǒng)變量，它直接受到標(biāo)簽技術(shù)的影響。標(biāo)簽可以是被動(dòng)的、主動(dòng)的或半主動(dòng)的。

被動(dòng)標(biāo)簽

無源標(biāo)簽是最簡(jiǎn)單的類型。它們完全由閱讀器發(fā)送的射頻能量供電，沒有集成電池，因此價(jià)格低廉，機(jī)械堅(jiān)固且非常小（例如，大約縮略圖的大小）。然而，無源標(biāo)簽的讀取器到標(biāo)簽范圍有限，因?yàn)榻邮展β嗜Q于它們與RFID閱讀器的物理距離。

鏈路的范圍也受所選RF頻率的影響。低頻 （LF） 標(biāo)簽通常使用頻譜的 125 kHz 至 135-kHz 部分;由于它們的范圍有限，它們主要用于訪問控制和動(dòng)物標(biāo)記。高頻 （HF） 標(biāo)簽主要在 13.56 MHz 頻段工作，允許幾英尺的范圍。它們通常用于簡(jiǎn)單的一對(duì)一對(duì)象讀取，例如訪問控制、收費(fèi)和便攜式物品（如圖書館書籍）的跟蹤。

另一方面，UHF 標(biāo)簽的工作頻率從 850 MHz 到 950 MHz，并且具有更長(zhǎng)的范圍——10 英尺或更遠(yuǎn)。此外，由于可用的帶寬可能更寬，閱讀器可以一次詢問許多這些標(biāo)簽，而不是在較低頻率下一對(duì)一的標(biāo)簽讀取過程。這種特性有助于最大限度地減少給定區(qū)域中對(duì)多個(gè)讀取器的需求，使UHF標(biāo)簽在庫(kù)存跟蹤和控制的工業(yè)應(yīng)用中非常受歡迎。然而，UHF標(biāo)簽無法有效地穿透液體，這是一個(gè)主要缺點(diǎn)，使它們對(duì)飲料和人體等充滿液體的物體不太有用。為了跟蹤這些項(xiàng)目，通常使用 HF 標(biāo)簽代替。

在2004年對(duì)被動(dòng)標(biāo)簽供應(yīng)商的調(diào)查中，預(yù)計(jì)16年UHF標(biāo)簽的價(jià)格將達(dá)到每個(gè)標(biāo)簽2008美分，低于57年的2003美分，從而繼續(xù)使標(biāo)簽項(xiàng)目成為一種具有成本效益的資產(chǎn)和庫(kù)存跟蹤方法。

半主動(dòng)標(biāo)簽

與無源標(biāo)簽一樣，半有源標(biāo)簽將射頻能量反射（而不是傳輸）回標(biāo)簽讀取器以發(fā)送識(shí)別信息。但是，這些標(biāo)簽還包含為其IC供電的電池。這允許一些有趣的應(yīng)用，例如當(dāng)標(biāo)簽中包含傳感器時(shí)。除了靜態(tài)識(shí)別數(shù)據(jù)外，每個(gè)應(yīng)答器還可以傳輸實(shí)時(shí)屬性，例如溫度、濕度和時(shí)間戳。通過僅使用電池為簡(jiǎn)單的IC和傳感器供電（不包括發(fā)射器），半有源標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)了成本、尺寸和范圍之間的折衷。

活動(dòng)標(biāo)簽

有源標(biāo)簽更進(jìn)一步，使用集成電池為標(biāo)簽IC（以及任何傳感器）和RF發(fā)射器供電。作為自供電的，它們可以在更大的讀取器到標(biāo)簽范圍內(nèi)運(yùn)行（高達(dá)100+米），這也意味著允許貨物比被動(dòng)或半主動(dòng)標(biāo)簽系統(tǒng)更快地通過閱讀器。此外，有源標(biāo)簽可以攜帶比EPC代碼更多的產(chǎn)品信息。

不利的一面是，電池縮短了有源標(biāo)簽的使用壽命，并增加了其成本和尺寸。有源標(biāo)簽通常在 433-MHz 和 2.4 GHz 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療 （ISM） 頻段中工作，這些頻段在世界大部分地區(qū)都可用。因此，隨著越來越多的無線消費(fèi)類產(chǎn)品出現(xiàn)基于 2.4 GHz 的 802.11 和藍(lán)牙模塊，有源標(biāo)簽和這些設(shè)備之間的共存成為一個(gè)重要問題。?

RFID 閱讀器的軟件架構(gòu)

在描述了RFID閱讀器的基本功能之后，我們現(xiàn)在考慮如何使用Blackfin類型的收斂處理器實(shí)現(xiàn)閱讀器。RFID閱讀器軟件架構(gòu)的三個(gè)要素是：后端服務(wù)器接口，中間件和前端標(biāo)簽閱讀器算法。雖然不同，但軟件架構(gòu)的所有這些元素都可以在單個(gè)Blackfin處理器上同時(shí)運(yùn)行。

后端服務(wù)器和連接

通常，RFID 閱讀器包含一個(gè)網(wǎng)絡(luò)元素 - 有線以太網(wǎng) （IEEE 802.3）、無線以太網(wǎng) （IEEE 802.11 a/b/g） 或 ZigBee。?例如，（IEEE 802.15.4） 將單個(gè) RFID 讀取事件連接到中央服務(wù)器。中央服務(wù)器運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，其功能包括匹配、跟蹤和存儲(chǔ)。在許多應(yīng)用中，還存在“警報(bào)”功能（用于供應(yīng)鏈和庫(kù)存管理系統(tǒng)的重新訂購(gòu)觸發(fā)器，或用于安全應(yīng)用程序的警衛(wèi)警報(bào)）。

順便說一下，圍繞運(yùn)行μClinux（也稱為uClinux）的高性能嵌入式處理器構(gòu)建的讀卡器在與后端服務(wù)器通信時(shí)比不運(yùn)行處理器的讀卡器具有實(shí)質(zhì)性的優(yōu)勢(shì)。強(qiáng)大的 TCP/IP 堆棧的存在和 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的可用性極大地減輕了開發(fā)過程中的主要集成負(fù)擔(dān)。

中間件

RFID中使用的術(shù)語中間件的定義與其他嵌入式系統(tǒng)中的使用略有不同。在RFID術(shù)語中，中間件是前端RFID閱讀器和后端企業(yè)系統(tǒng)之間的軟件轉(zhuǎn)換層。中間件過濾來自讀取器的數(shù)據(jù)，并確保它沒有多次讀取或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。在早期的RFID系統(tǒng)中，中間件在服務(wù)器上運(yùn)行，但現(xiàn)在RFID數(shù)據(jù)的過濾通常在通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之前在閱讀器上執(zhí)行。這種程度的功能增強(qiáng)是嵌入式處理器為這一應(yīng)用領(lǐng)域帶來的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

閱讀器的前端

系統(tǒng)的濾波器和變換密集型信號(hào)處理發(fā)生在讀卡器的前端，需要具有通常與Blackfin處理器相關(guān)的強(qiáng)大信號(hào)處理性能的設(shè)備。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 現(xiàn)在我們已經(jīng)大致了解了RFID系統(tǒng)的組件，讓我們從RFID閱讀器的角度關(guān)注連接性。為了與標(biāo)簽通信，混合信號(hào)前端（MxFE）IC構(gòu)成了目標(biāo)接口。?

MxFE 器件是通用的中頻子系統(tǒng)，包括 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器、低噪聲放大器、混頻器、AGC 電路和可編程濾波器。I&Q 數(shù)據(jù)的輸出流直接連接到處理器并行端口。ADI公司的MxFE IC系列產(chǎn)品是目前性能最高的窄帶接收器，非常適合RFID和其他應(yīng)用。

圖2顯示了典型MxFE器件的框圖。

圖2.代表性MxFE IC的框圖，AD9861。

用于 RFID 應(yīng)用的黑鰭金槍魚處理器

Blackfin處理器提供與有線和無線網(wǎng)絡(luò)的連接。某些處理器（如ADSP-BF536和ADSP-BF537）在片上具有10-Base-T/100-Base-T以太網(wǎng)MAC。在無線方面，所有Blackfin處理器都可以通過SPI和SPORT外設(shè)直接連接到802.15.4 ZigBee和IEEE 802.11芯片組。可以在不消耗整個(gè)處理器帶寬的情況下獲得線速傳輸。?

此外，Blackfin處理器還包括一個(gè)并行外設(shè)接口（PPI），可以直接連接到ADC和DAC，例如上述ADC和DAC。一些Blackfin處理器包括兩個(gè)PPI，可以進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)功能，例如，允許將相機(jī)連接到RFID閱讀器。除了RFID應(yīng)用，這些Blackfin功能對(duì)于1D和2D條形碼應(yīng)用也特別有吸引力，因?yàn)锽lackfin能夠在同一設(shè)備上執(zhí)行系統(tǒng)控制，網(wǎng)絡(luò)和圖像處理。

對(duì)于 RFID 應(yīng)用，由于 RFID 閱讀器詢問標(biāo)簽的方式，單個(gè) PPI 通常就足夠了。首先，PPI配置為發(fā)送模式，處理器向DAC發(fā)送數(shù)字序列。傳輸?shù)男蛄斜晦D(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后上變頻并發(fā)送出去以激勵(lì)/喚醒本地RFID標(biāo)簽，然后進(jìn)行響應(yīng)。同時(shí)，PPI在少量處理器系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖中重新配置為接收器（參見EE-Note 236），如圖3所示。通過這種方式，下變頻RF信號(hào)可以由ADC采樣并直接引入Blackfin。在圖中，每個(gè)接收 （Rx） 和發(fā)送 （Tx） 間隔之間的時(shí)間以系統(tǒng)時(shí)鐘周期為單位進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過的時(shí)間允許傳輸?shù)男盘?hào)到達(dá)標(biāo)簽，并允許標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng)。

圖3.具有單個(gè)ADC/DAC接口的RFID讀取器的Tx/Rx序列圖示。

在某些RFID應(yīng)用中，Blackfin處理器可以單獨(dú)充當(dāng)服務(wù)器，例如，當(dāng)不需要大型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫(kù)操作時(shí)。例如，想象一位年邁的父母戴著一個(gè)帶有標(biāo)簽的手鐲，可以在屋內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控。如果在指定的時(shí)間間隔內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)活動(dòng)跡象，監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)可以提醒登記的朋友或親戚。

構(gòu)成Blackfin RFID閱讀器基礎(chǔ)設(shè)施的軟件組件可在 Blackfin.uClinux.org 網(wǎng)站上找到。該產(chǎn)品包括連接混合信號(hào)前端IC所需的驅(qū)動(dòng)器，以及DMA驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器在系統(tǒng)中移動(dòng)數(shù)據(jù)非常有用?；讦藽linux的網(wǎng)絡(luò)堆棧和SQL數(shù)據(jù)庫(kù)引擎也可用。從系統(tǒng)角度來看，802.11 Wi-Fi卡、USB拇指驅(qū)動(dòng)器和CompactFlash卡接口等附加功能可以非?？焖俚嘏cBlackfin設(shè)備集成。

射頻識(shí)別系統(tǒng)示例

有線射頻識(shí)別系統(tǒng)

RFID 最常見的應(yīng)用是資產(chǎn)管理，它通過減少庫(kù)存損失、消除錯(cuò)誤交付、改善配送物流和減少缺貨而受益——這是能夠跟蹤托盤在倉(cāng)庫(kù)中的移動(dòng)的結(jié)果。大型倉(cāng)庫(kù)中的RFID系統(tǒng)可以跟蹤滿載集裝箱的托盤從托盤進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)到離開的移動(dòng)。這樣的系統(tǒng)依賴于放置在整個(gè)倉(cāng)庫(kù)和入庫(kù)/出庫(kù)運(yùn)輸點(diǎn)的固定RFID閱讀器。

作為簡(jiǎn)化有線基礎(chǔ)設(shè)施的一種手段，以太網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò) （PoE） 是此類應(yīng)用的理想選擇。IEEE 802.3a/f PoE 處理低功耗應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PoE 系統(tǒng)（如圖 4 所示）由供電設(shè)備 （PSE） 和用電設(shè)備 （PD） 組成。PSE 提供以太網(wǎng)線路的斷電，而 PD（出于本討論的目的）構(gòu)成融合網(wǎng)絡(luò)處理器及其周圍組件。PoE 建議的最大電纜長(zhǎng)度為 100 米，適用于許多嵌入式 RFID 應(yīng)用，因?yàn)樗哂邢鄬?duì)的移動(dòng)性并消除了與安裝傳統(tǒng)交流布線和插座相關(guān)的成本。

圖4.基于 PoE 的 RFID 資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)示例。

除了 RFID 采集軟件外，支持嵌入式 RFID 應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)處理器還需要足夠的性能和集成度來處理復(fù)雜的多層 IP 堆棧。ADSP-BF537 Blackfin處理器（包括10-Base-T/100-Base-T以太網(wǎng)MAC）就是這種集成的一個(gè)很好的例子。例如，許多以太網(wǎng) PHY 設(shè)備提供狀態(tài)引腳，能夠在狀態(tài)更改時(shí)中斷。此功能與Blackfin中斷功能無縫集成，以產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大、節(jié)能的系統(tǒng)。

低成本的無線射頻識(shí)別

對(duì)于叉車式掃描儀或便攜式手持式掃描儀等無法進(jìn)行有線或 PoE 操作的應(yīng)用，IEEE 802.11b/g 等無線協(xié)議允許 RFID 讀取器連接到無線接入點(diǎn)，如圖 5 所示。Blackfin處理器可以通過串行或并行接口連接到802.11芯片組。此外，由于其計(jì)算能力，這些處理器支持拆分 MAC 和全 MAC 802.11a/b/g 實(shí)現(xiàn)。例如，CompactFlash 802.11b卡的系統(tǒng)集成可能需要全MAC，該卡通過Blackfin的異步內(nèi)存端口進(jìn)行接口。拆分 MAC 實(shí)現(xiàn)通常通過 SPORT 或 SPI 接口進(jìn)行接口 - 較低的 MAC 駐留在無線芯片組上，而較高的 MAC 在 Blackfin 軟件中執(zhí)行。

圖5.無線RFID資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)的示例。

雖然它們的堆棧和處理要求可以在單核處理器上輕松處理，但無線應(yīng)用正在測(cè)試性能與功耗的界限。利用低成本融合處理器（如ADSP-BF531）的動(dòng)態(tài)電源管理功能，可實(shí)現(xiàn)基于應(yīng)用要求的可擴(kuò)展性能。這些動(dòng)態(tài)功耗模式旨在為幾乎任何聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供靈活的性能和功耗安排。

高性能系統(tǒng)

在新興應(yīng)用中，RFID技術(shù)正在與其他設(shè)備配對(duì)，例如生物識(shí)別傳感器或CMOS圖像傳感器。如圖6所示，在安全授權(quán)和人員訪問控制的高級(jí)應(yīng)用中，RFID與圖像分析相結(jié)合，以確保在安全的環(huán)境中，房間內(nèi)不僅正好有N個(gè)人，而且他們都是“授權(quán)人員”。

圖6.RFID 安全分類系統(tǒng)的示例。

此類應(yīng)用的計(jì)算需求非常適合由ADSP-BF561等雙核收斂處理器處理。額外的處理器內(nèi)核不僅有效地使設(shè)備可以處理的計(jì)算負(fù)載翻倍;它還提供了一些令人驚訝的結(jié)構(gòu)性優(yōu)勢(shì)，這些好處并不明顯。

傳統(tǒng)上，雙核處理器采用在每個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行的離散且通常不同的任務(wù)。例如，一個(gè)內(nèi)核可以執(zhí)行所有與控制相關(guān)的任務(wù)，例如網(wǎng)絡(luò)、與大容量存儲(chǔ)的接口、RFID 采集和整體流控制。此內(nèi)核也是操作系統(tǒng)或內(nèi)核可能駐留的位置。同時(shí)，第二個(gè)內(nèi)核可以專用于應(yīng)用程序的高強(qiáng)度處理功能。例如，人類識(shí)別算法的視頻處理部分可能在第二個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行，生成的數(shù)據(jù)包可能會(huì)傳遞到第一個(gè)內(nèi)核，以便通過網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行傳輸。

雙核ADSP-BF561包含雙通道高速L1指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（每個(gè)內(nèi)核本地），以及兩個(gè)內(nèi)核之間的共享L2存儲(chǔ)器。每個(gè)內(nèi)核都可以平等地訪問各種外設(shè)，包括視頻端口、串行端口、定時(shí)器等。如上所述，ADSP-BF561的一個(gè)內(nèi)核可以管理RFID采集和網(wǎng)絡(luò)組件，而另一個(gè)內(nèi)核可以專用于圖像分類系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)、分類和跟蹤對(duì)象。

μClinux

μClinux操作系統(tǒng)是促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)連接（閱讀器最大的軟件組件）以及穩(wěn)健性和標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性的關(guān)鍵要求的熱門選擇。讀取RFID標(biāo)簽時(shí)，必須確保滿足實(shí)時(shí)要求。由于μClinux調(diào)度器不是嚴(yán)格實(shí)時(shí)的，因此可以用ADEOS實(shí)時(shí)調(diào)度器代替，它可以安全地阻止μClinux中斷，直到實(shí)時(shí)關(guān)鍵處理完成。這意味著前端讀卡器軟件可以從ADEOS域?qū)崟r(shí)執(zhí)行，而中間件和后端服務(wù)器接口可以在傳統(tǒng)的μClinux環(huán)境中運(yùn)行。這種劃分使用戶可以對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行硬實(shí)時(shí)控制，同時(shí)允許訪問開源軟件的所有好處。有關(guān)μClinux或ADEOS的更多信息，請(qǐng)參閱Blackfin μClinux Wiki。

圖7顯示了連接到Blackfin ADSP-BF537 STAMP開發(fā)平臺(tái)的ADI公司MxFE評(píng)估板，該平臺(tái)運(yùn)行MxFE驅(qū)動(dòng)程序代碼、μClinux操作系統(tǒng)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)堆棧。

圖7.用于RFID閱讀器應(yīng)用的基于Blackfin的評(píng)估系統(tǒng)。

結(jié)論

正如我們所展示的，RFID應(yīng)用不再需要用于ADC/DAC接口的專用信號(hào)處理器和用于網(wǎng)絡(luò)的微控制器。Blackfin系列的收斂處理器可以處理網(wǎng)絡(luò)和控制，并為轉(zhuǎn)換器接口和模式匹配算法提供充足的性能。這反過來又降低了物料清單的成本，并加快了下一波RFID應(yīng)用的上市時(shí)間。

審核編輯：郭婷