CN101231687A - 一种基于Zigbee组网的RFID无线阅读器网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于Zigbee技术的RFID无线阅读器网络系统，由PC机和与之通过串口连接的主控Zigbee设备组成主控节点，由阅读器和与之通过串口连接的普通Zigbee设备组成普通节点。阅读器采集到标签数据后，首先把数据发送给与之连接的普通Zigbee设备，普通Zigbee设备再把该数据通过多跳Zigbee网络发送给主控节点进行存储。主控节点要把阅读器的参数配置命令通过与普通Zigbee设备间的通信发送给阅读器。该方案还包括Zigbee设备、阅读器、PC机之间通信的标准化方案。本发明针对阅读器临时快速组网的应用需求提出了标准化方案，从而扩展了RFID技术的应用。

Description

一种基于Zigbee组网的RFID无线阅读器网络系统

技术领域

本发明涉及使用Zigbee技术对RFID阅读器进行组网的解决方案和该网络的工作方案，本发明将提出网络中节点通信，主控Zigbee设备和PC机通信，普通Zigbee设备和阅读器通信的标准化方案。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification)技术是20世纪90年代兴起的一种自动识别技术，RFID系统以其突出的优点在很多领域得到了广泛的应用。随着其广泛的应用，大量的阅读器被部署，但是现在的RFID阅读器大都基于现有的有线或无线的网络，采集标签数据。阅读器如何能不依赖基础设施网络，而临时快速的组网，自动的把数据传输到服务器以满足短期快速的应用需求，目前国际国内还没有针对上述问题的阅读器临时快速组网方案，因此制定统一的解决方案是必要的。

Zigbee技术是一种短距离无线通信技术，具有省电，可靠，廉价，网络容量大，传输速率低的特点，特别适合数据吞吐量小、网络建设投资少、不便频繁更换电池或充电的场合，而RFID阅读器网络恰好符合上述的描述，所以Zigbee技术可以作为RFID阅读器组网的网络支持手段。

发明内容

本发明的目的在于通过Zigbee技术组建RFID无线阅读器网络，使得标签数据可以通过网络中节点间的转发最终发送给用户，并且网络具有一定的强壮性以保证网络运行的可靠。

本发明的技术方案是由PC机和与之通过串口连接的主控Zigbee设备组成主控节点，由阅读器和与之通过串口连接的普通Zigbee设备组成普通节点。阅读器采集到标签数据后，首先把数据发送给与之连接的普通Zigbee设备，普通Zigbee设备再把该数据通过多跳Zigbee网络发送给主控节点进行存储。主控节点要把阅读器的参数配置命令通过与普通Zigbee设备间的通信发送给阅读器。该方案主要包括各个普通Zigbee设备与主控Zigbee设备通信的标准化方案，普通Zigbee设备与阅读器通信的标准化方案，主控Zigbee设备与PC机通信的标准化方案。

本发明的优点是针对阅读器临时快速组网的应用需求提出了标准化方案，使得阅读器可以随时随地组网把标签数据发送给用户，从而扩展了RFID技术的应用。

附图说明

图1是Zigbee组网的RFID无线阅读器网络的系统组成框图。

图2是普通Zigbee设备与阅读器通信示意图。

图3是主控Zigbee设备与PC机通信示意图。

具体实施方式

如图1所示，该RFID无线阅读器网络中包含1个主控节点和5个普通节点。其中主控Zigbee设备主要负责组建网络，接收普通节点采集的标签数据，给普通节点发送命令。PC机上运行着数据库系统和网络的管理软件，主要负责标签数据的存储和网络的管理，阅读器负责采集阅读场内的标签数据，普通Zigbee设备负责把标签数据利用Zigbee多跳网络传送到主控Zigbee设备以及接收主控节点发布的命令并传送给阅读器。

网络工作过程如下：打开所有的设备，Zigbee设备将组建Zigbee网络，每个普通Zigbee设备在成功加入网络后将会发送阅读器信息帧给主控节点，主控节点把该信息存储在数据库中，建立阅读器编号和Zigbee设备网络地址间的对应关系。当阅读器采集到标签数据后，该数据首先被传送给与阅读器相连接的Zigbee设备，Zigbee设备再把数据通过多跳网络最终传送到主控节点，存储到数据库中，然后主控Zigbee设备发送ACK通知发送节点接收到数据，如果普通节点在一定时间内没有收到ACK则其会选择重发，如果其连续三次发送后都没有收到ACK则它会认为该链路失效，开始路由修复过程。

主控节点对普通节点发送命令的过程是主控节点首先要根据阅读器的编号查找该节点Zigbee设备的网络地址，然后利用这个地址通过多跳路由把命令传送到目的Zigbee设备，Zigbee设备再把命令传送给与之连接的阅读器，最后Zigbee设备发送ACK通知主控节点已经收到命令。

根据以上的工作过程普通Zigbee设备与阅读器通信协议：

数据传输遵循RS232异步串行通信格式，通信是双向的。

(1)阅读器到普通Zigbee设备的数据传输格式：

起始位+标签数据+奇偶校验位+停止位；

(2)普通Zigbee设备到阅读器的数据传输格式

起始位+参数配置命令+奇偶校验位+停止位；其中参数配置命令由标志位和参数值组成。标志位和参数名称的对应关系见下表：

表1  参数配置命令的标志位定义

值	参数名称
		0x00	所有参数
0x01	阅读器功率
		0x02	事件周期
0x03	阅读周期
		其他	保留

主控Zigbee设备与PC机通信协议：

数据传输遵循RS232异步串行通信格式，通信是双向的。

(1)PC机到主控Zigbee设备的命令传输格式：

起始位+参数配置命令+奇偶校验位+停止位；参数配置命令结构见表2，命令标识符定义见表3。单播目的地址只有在单播命令时才存在。参数类型的定义参照表1。

表2  参数配置命令结构表

字节：1	0/2	1	可变
				命令标识符	单播目的地址	参数类型	参数值

表3  命令标识符定义表

值	命令类型
		0x00	广播命令
0x01	单播命令
		其他	保留

(2)主控Zigbee设备到PC机的数据传输格式

起始位+数据+奇偶校验位+停止位；数据分为：阅读器信息数据，标签数据，可以根据数据的长度区分其类型。

阅读器信息数据格式如下：

表4  阅读器信息数据格式

字节：2	1
		网络地址	阅读器编号

标签数据格式如下：

表5  标签数据格式

字节：2	可变
		网络地址	标签ID号

普通Zigbee设备与主控Zigbee设备通信的标准化方案：

Zigbee设备之间的通信方式遵循Zigbee协议，数据的格式为：Zigbee帧头+数据；整个网络通信中涉及四种数据帧：阅读器信息，标签数据帧，参数配置数据，ACK。各个帧的载荷见下表。标识符和参数值的对应关系参照表1。

表6  阅读器信息帧载荷

字节：1
	阅读器编号

表7  标签数据帧载荷

可变
	标签ID号

表8  参数配置帧载荷

字节：1	可变
		标识符	参数值

Claims (5)

1.一种基于Zigbee组网的RFID无线阅读器网络系统，其特征在于：所述网络包括主控节点，即PC机和与之通过串口连接的主控Zigbee设备；以及普通节点，即阅读器和与之通过串口连接的普通Zigbee设备；其中主控Zigbee设备主要负责组建网络，接收普通节点采集的标签数据，给普通节点发送命令；PC机上运行着数据库系统和网络的管理软件，主要负责标签数据的存储和网络的管理；阅读器负责采集阅读场内的标签数据；普通Zigbee设备负责把标签数据利用Zigbee多跳网络传送到主控Zigbee设备以及接收主控节点发布的命令并传送给阅读器。

2.如权利要求1所述的网络系统，其特征在于：所述网络工作过程包括以下步骤：

1)打开所有的设备，Zigbee设备将组建Zigbee网络，每个普通Zigbee设备在成功加入网络后将会发送阅读器信息帧给主控节点；

2)主控节点把该信息存储在数据库中，建立阅读器编号和Zigbee设备网络地址间的对应关系；

3)当阅读器采集到标签数据后，该数据首先被传送给与阅读器相连接的Zigbee设备，Zigbee设备再把数据通过多跳网络最终传送到主控节点，存储到数据库中；

4)主控Zigbee设备发送ACK通知发送节点接收到数据：主控节点首先要根据阅读器的编号查找该节点Zigbee设备的网络地址，然后利用这个地址通过多跳路由把命令传送到目的Zigbee设备，Zigbee设备再把命令传送给与之连接的阅读器，最后Zigbee设备发送ACK通知主控节点已经收到命令；

5)如果普通节点在一定时间内没有收到ACK则其会选择重发，如果其连续三次发送后都没有收到ACK则它会认为该链路失效，开始路由修复过程。

3.根据权利要求2所述的网络系统，其特征在于：所述普通Zigbee设备与阅读器之间通信的标准化方案为：

普通Zigbee设备与阅读器之间的数据传输遵循RS232异步串行通信格式，通信是双向的；其中

1)阅读器到普通Zigbee设备的数据传输格式为：

起始位+标签数据+奇偶校验位+停止位；

2)普通Zigbee设备到阅读器的数据传输格式为：

起始位+参数配置命令+奇偶校验位+停止位；其中参数配置命令由标志位和参数值组成。标志位和参数名称的对应关系见下表：

表1  参数配置命令的标志位定义

    值     参数名称     0x00     所有参数     0x01     阅读器功率     0x02     事件周期     0x03     阅读周期     其他     保留

4.根据权利要求2所述的网络系统，其特征在于：主控Zigbee设备与PC机之间通信的标准化方案为：

主控Zigbee设备与PC机之间的数据传输遵循RS232异步串行通信格式，通信是双向的；其中

1)PC机到主控Zigbee设备的命令传输格式为：

起始位+参数配置命令+奇偶校验位+停止位；其中参数配置命令结构见表(2)，命令标识符定义见表(3)；单播目的地址只有在单播命令时才存在，参数类型的定义参照表(1)；

表2  参数配置命令结构表

表3  命令标识符定义表

    值     命令类型     0x00     广播命令     0x01     单播命令     其他     保留

2)主控Zigbee设备到PC机的数据传输格式为：

起始位+数据+奇偶校验位+停止位；其中数据分为：阅读器信息数据，标签数据，可以根据数据的长度区分其类型。

阅读器信息数据格式如下：

表4  阅读器信息数据格式

  字节：2     1   网络地址   阅读器编号

标签数据格式如下：

表5  标签数据格式

  字节：2 可变   网络地址 标签ID号

5.根据权利要求2所述的网络系统，其特征在于：普通Zigbee设备与主控Zigbee设备通信的标准化方案为：

Zigbee设备之间的通信方式遵循Zigbee协议，数据的格式为：Zigbee帧头+数据；整个网络通信中涉及四种数据帧：阅读器信息，标签数据帧，参数配置数据，ACK；各个帧的载荷见以下几个表；标识符和参数值的对应关系参照表(1)；

表6  阅读器信息帧载荷

  字节：1   阅读器编号

表7标签数据帧载荷

表8参数配置帧载荷

  字节：1   可变   标识符   参数值

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