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ARM与ZigBee结合的分布式RFID信息采集研究

作　者: 常杰
导　师: 孙棣华
学　校: 重庆大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: RFID 信息采集方案 ARM ZigBee 中间件
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


射频识别(RFID)是一门新兴的自动识别技术,由于其具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等技术特点,正受到学术界和工业界的广泛关注。基于RFID的应用系统中,信息采集与处理是其重要的组成部分。近年来,针对RFID信息采集与处理的研究已取得了一定的进展,但现有方案仍然存在制约着RFID技术广泛用的功耗、成本问题。嵌入式设备功耗低、性价比高、环境适应能力强,目前中高端嵌入式处理器的处理能力已经达到了低端PC的水平。无线通信技术相对于传统有线方式具有无需布线、灵活性强等优点。目前,嵌入式技术和无线通信技术日渐成熟,已经在工业控制、数据采集等领域有不少成功应用。本文拟充分利用嵌入式设备和无线通信技术的这些优点,为解决传统RFID信息采集方案中存在的功耗、成本等问题提供一种新的途径。论文在对RFID信息采集原理进行分析的基础上,引入嵌入式技术和ZigBee无线通信技术,提出一套ARM和ZigBee结合的分布式RFID信息采集方案,详细阐述了方案的体系结构,并讨论了方案的技术特色。在此基础上,重点研究了嵌入式RFID信息采集节点和嵌入式RFID前端中间件两个关键技术。针对嵌入式RFID信息采集节点的设计,从RFID信息处理对嵌入式RFID信息采集节点的需求分析入手,研究并提出了信息采集节点的系统架构,给出了信息采集节点的软硬件平台构建方案;在此基础上,详细讨论了节点的硬件电路设计以及系统软件平台搭建的关键技术,最后,实现了RFID信息采集节点的设计,并给出了利用ZigBee技术构建分布式RFID信息采集网络的方法。针对嵌入式RFID前端中间件的研究与设计,论述了研究嵌入式RFID前端中间件的必要性,给出了嵌入式RFID前端中间件的软件结构,并对嵌入式RFID前端中间件系统各模块的功能与实现进行了深入的分析。针对冗余数据过滤问题,建立了一种基于过滤器的嵌入式RFID前端中间件数据过滤模型。实验结果表明该模型能够适用于硬件资源受限,实时性、准确性要求较高而数据量大的嵌入式RFID前端中间件,能够最大限度地的减少冗余数据。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-13
    1.1.1 RFID 技术及特点  9-10
    1.1.2 RFID 应用概述  10-11
    1.1.3 RFID 信息采集中存在的问题  11-12
    1.1.4 嵌入式系统在信息采集中的应用  12
    1.1.5 ZigBee 技术概述  12-13
  1.2 课题的提出及研究意义  13-14
  1.3 主要研究内容  14
  1.4 论文结构  14-15
  1.5 小结  15-17
2 RFID 系统组成及其信息采集原理  17-23
  2.1 RFID 系统组成  17-20
    2.1.1 RFID 系统的基本组成  17
    2.1.2 射频标签  17-18
    2.1.3 读写器  18-19
    2.1.4 信息管理系统  19-20
  2.2 RFID 信息采集原理  20-22
    2.2.1 RFID 信息采集流程  20
    2.2.2 读写器信息采集工作原理  20-21
    2.2.3 RFID 信息采集中间件  21-22
  2.3 小结  22-23
3 ARM 与 ZigBee结合的分布式RFID信息采集方案  23-31
  3.1 传统的RFID信息采集方案  23-25
    3.1.1 集中式RFID信息采集方案  23-24
    3.1.2 分布式RFID信息采集方案  24-25
  3.2 ARM 与 ZigBee 结合的分布式 RFID 信息采集方案  25-29
    3.2.1 方案的提出  25-26
    3.2.2 方案的体系结构  26-28
    3.2.3 方案的特色  28
    3.2.4 方案的关键  28-29
  3.3 小结  29-31
4 一种嵌入式 RFID 信息采集节点的设计  31-65
  4.1 嵌入式RFID 信息采集节点架构研究  31-33
    4.1.1 需求分析  31
    4.1.2 嵌入式RFID 信息采集节点架构方案  31-33
    4.1.3 嵌入式RFID 信息采集节点架构的优点  33
  4.2 嵌入式RFID 信息采集节点的硬件设计  33-47
    4.2.1 嵌入式微处理器选型  33-34
    4.2.2 ARM 处理平台硬件结构设计  34-35
    4.2.3 核心处理模块设计  35-38
    4.2.4 外围电路设计  38-44
    4.2.5 ZigBee 无线通信模块设计  44-46
    4.2.6 嵌入式RFID 信息采集节点的硬件实现  46-47
  4.3 嵌入式RFID 信息采集节点软件平台方案研究  47-53
    4.3.1 操作系统内核方案研究  47-49
    4.3.2 嵌入式GUI 实现技术  49-50
    4.3.3 ARM 嵌入式软件平台设计要点  50-53
  4.4 ZigBee 网络的软件设计  53-64
    4.4.1 ZStack 协议栈结构与移植  53-58
    4.4.2 ZigBee 树形组网软件设计  58-62
    4.4.3 ZigBee 组网测试  62-64
  4.5 本章小结  64-65
5 嵌入式 RFID 前端中间件的研究与设计  65-77
  5.1 嵌入式RFID 前端中间件  65-67
    5.1.1 嵌入式RFID 前端中间件的应用需求  65-66
    5.1.2 嵌入式RFID 前端中间件研究的必要性  66-67
  5.2 嵌入式RFID 前端中间件软件结构  67-70
    5.2.1 系统软件结构  67-70
    5.2.2 实现的关键技术  70
  5.3 一种嵌入式RFID 前端中间件数据过滤模型  70-76
    5.3.1 过滤模型系统架构  70-71
    5.3.2 数据过滤模块分析  71-72
    5.3.3 过滤器规则设计  72-73
    5.3.4 数据过滤模块实现流程  73-74
    5.3.5 实验数据分析  74-76
  5.4 本章小结  76-77
6 总结与展望  77-79
致谢  79-81
参考文献  81-85
附录  85
  A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  85
  B. 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果目录  85

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 光模式识别及其装置
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