面向导览应用的超高频手持式RFID读写器设计与实现

论文摘要

近年来,基于RFID（Radio Frequency IDentification）技术的导览应用系统越来越广泛的应用于博物馆、画展等场合。这些应用系统通过手持式RFID读写器向游客以图文及视频等多媒体方式全方位、个性化的提供导览服务,高效的满足了游客对关注对象更深入和全面的了解的需求。结合网络、数据分析等相关领域的技术,更加能够实现网络分享、人流控制、数据挖掘、服务推送、线路导航等诸多功能。随着这些导览应用系统的发展与普及,作为系统中核心技术的RFID手持读写器面临着包括更高的处理速度、更强的多媒体性能以及更加便利的开发环境等需求。开发一款能够满足这些需求的超高频手持RFID读写器面临很多挑战。论文针对当前基于RFID技术的导览应用系统对超高频RFID手持式读写器的需求,深入研究了超高频RFID手持式读写器设计方法,设计实现了一款面向导览应用的超高频RFID手持读写器。论文研究与设计了该读写器的硬件和软件系统,硬件系统主要包括TI公司ARM-Cortex A8架构的高性能OMAP-AM3517微处理器、AS公司的UHF超高频RFID读写接口芯片AS3991及WiFi等无线接口核心芯片等。软件系统基于Linux操作系统,以QT/E作为图形用户界面库,并采用层次化的软件架构设计方法完成了射频模块应用接口的开发,为用户二次开发提供了便利的开发环境。论文首先分析了目前基于RFID技术的导览应用系统的发展趋势,进而阐述了作为导览系统关键技术的RFID手持读写器所面临的问题与挑战。接着根据这些问题与挑战,对超高频手持RFID读写器相关技术进行了研究并确定了论文技术路线。通过比较与分析,确定了超高频手持RFID读写器的硬件设计方案,充分考虑了功耗、性能、可靠性等方面的要求,采用模块化的硬件设计方法。通过筛选确定以AM3517为核心处理器,该芯片能够较好地均衡功耗、多媒体处理能力、性能价格比等多方面的设计需求,同时选用奥地利半导体（Austriamicrosystems）公司的AS3991作为UHF RFID前端处理芯片,并选用了Linux操作系统,采用QT/E开发人机交互界面;其次,根据所选择的AS3991RFID前端处理芯片,在深入分析ISO/IEC 18000-6C协议的基础上,采用层次化的方法,设计了相应的软件架构,将应用软件系统分为上层应用接口层,协议层和驱动层,降低了系统模块间的耦合度,为上层应用程序开发提供了便利的接口;最后,根据导览系统对手持设备在实时性和启动速度等方面的需求对Linux做了相应的优化和裁剪移植,并完成了QT/E的定制与移植。经过最终的性能测试表明,论文设计实现的超高频手持RFID读写器能够满足导览应用系统在多媒体性能、处理速度、开发便利性等多方面的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 目前研究存在的问题
• 1.3 研究内容与取得成果
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 论文创新点
• 1.4 论文结构
• 第二章 面向导览应用的超高频RFID 手持式读写器相关技术分析
• 2.1 面向导览应用的超高频RFID 手持读写器研究综述
• 2.1.1 RFID 技术
• 2.1.2 基于RFID 技术的导览应用系统
• 2.2 目前研究中存在的问题
• 2.3 论文技术路线
• 2.4 相关技术简介
• 2.4.1 超高频手持RFID 读写器硬件设计
• 2.4.2 嵌入式Linux 裁剪与移植
• 2.4.3 C1G2 空中接口协议
• 2.5 本章小结
• 第三章 面向导览应用的超高频手持RFID 读写器分析与设计
• 3.1 硬件设计
• 3.1.1 系统硬件总体架构
• 3.1.2 核心模块
• 3.1.3 射频模块
• 3.1.4 无线通讯模块
• 3.1.5 外围扩展模块
• 3.2 软件设计
• 3.2.1 嵌入式操作系统选型
• 3.2.2 超高频RFID 手持式读写器的图形用户界面设计选型
• 3.2.3 AS3991 驱动及 API 设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 面向导览应用的超高频手持RFID 读写器系统实现
• 4.1 LINUX 操作系统移植
• 4.1.1 交叉编译环境
• 4.1.2 启动代码移植
• 4.1.3 设备驱动配置
• 4.1.4 Linux 内核裁剪与移植
• 4.1.5 性能优化
• 4.1.6 文件系统
• 4.2 嵌入式GUI 定制与移植
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文