CN102024166A - Rfid数据流的实时主动采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种RFID数据流的实时主动采集方法，所述采集方法通过加入对读写器读写周期对参与RFID数据流采集的以读写器为单元的RFID数据流采集任务的截止期的约束的考虑，实现了各个读写器间RFID数据流采集任务的实时调度；利用面向读写器的抢占中断机制实现了RFID数据流的主动采集，最终，实现RFID数据流的实时主动地采集，提高RFID系统应用的实时性。

Description

RFID数据流的实时主动采集方法
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种有助提高RFID系统应用的实时性的RFID数据流的实时主动采集方法。
背景技术
RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，能够工作于恶劣环境。基于EPC编码技术、RFID技术和互联网技术的信息采集和信息服务系统，其应用能够调高整个供应链和生产作业管理水平，在自动仓储库存管理、产品物流跟踪、供应链自动管理、产品装配和生产管理、产品防伪等多个方面起到非常重要的作用。利用RFID系统对物品的移动及转换过程的记录能力，能够实现物联网中物品的跟踪和追溯。
但随着RFID系统应用的不断推广，大规模RFID系统应用过程中产生的大量RFID数据流对RFID数据流的采集提出了挑战。
目前，现有的研究多通过读写器管理终端向读写器发送请求，使得读写器被动响应，然后将采集到的RFID数据流上传，降低了RFID系统应用的实时性。尚未存在面向RFID系统应用的一种RFID数据流的实时主动采集技术，忽视了读写器读写周期在RFID数据流采集过程中对以读写器为单位的RFID数据流采集任务的调度的影响。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明的目的是通过加入对读写器读写周期对RFID数据流采集任务的截止期的影响的考虑，利用面向读写器的抢占式中断机制实现读写器的主动响应，进而实现RFID数据流的实时主动采集，提高RFID系统应用的实时性。
为达成所述目的，本发明是提供一种RFID数据流的实时主动采集方法，该方法的步骤如下：
步骤S1：读写器中断请求管理模块根据读写器读写周期对以读写器为单元的RFID数据流采集任务的截止期的约束，及读写器的重要性分派读写器的优先级；读写器中断请求管理模块以记录的形式管理并存储每个读写器的优先级，所述记录的格式为<location，priority>，其中location为读写器标识，priority为读写器优先级值；
步骤S2：利用面向读写器的抢占式中断机制，主动请求模块通过双向数据传输循环访问RFID应用现场的读写器；其中，主动请求模块被封装在实时主动采集器中，RFID应用现场的读写器通过与接口间的连接方式进行通信；当RFID系统应用现场的读写器捕获到读写器本身所关心的标签信息时，主动请求模块通过记录每个读写器连接到的接口，识别每个捕获到所关心的物品的标签信息的读写器，然后，主动请求模块将代替所识别到的读写器主动向上发送读写器中断请求信号到读写器中断请求管理模块；读写器中断请求管理模块接受到的中断请求信号是以读写器标识为标识；
步骤S3：读写器中断请求管理模块对一段时间内发送读写器中断请求信号的多个读写器的优先级进行比较，创建中断请求优先级队列；
步骤S4：由读写器中断请求管理模块向RFID数据流实时主动采集层提交中断请求优先级队列中的读写器中断请求信号；
步骤S5：RFID数据流实时主动采集层接收到由中断请求优先级队列提交的读写器中断请求信号后，根据接收到的读写器中断请求信号的源读写器的优先级及面向读写器的抢占式中断机制，负责执行中断请求的中断函数的任务是为当前处理的读写器中断请求信号的源读写器创建一个RFID数据流采集任务线程；中断请求的调度状态有执行、挂起两种状态；优先级最高的读写器的RFID数据流采集任务对应的中断请求的调度状态将被设置为执行状态；其他中断请求将被挂起，并等待被设置为执行状态；
步骤S6：由RFID数据流实时主动采集层为处于执行状态的RFID数据流采集任务创建一个RFID数据流采集任务线程，将读写器采集到的RFID数据流上传到RFID数据流实时主动采集层；实现以读写器为单位的RFID数据流采集任务的实时调度。
本发明的有益效果是：
1)与现有技术不同，本发明同时利用读写器读写周期对以读写器为单位的RFID数据流采集任务的相对截止期的约束和读写器的重要性来分派读写器的优先级，使得优先级高的读写器RFID数据流采集任务得到优先处理，提高了读写器RFID数据流采集的实时性，进而提高了RFID系统应用的实时性；
2)与现有技术不同，本发明发明的一种RFID数据流的实时主动采集方法通过利用主动请求模块的形式模拟读写器主动发送中断请求信号给RFID数据流实时主动采集层；根据考虑进读写器读写周期产生的约束的读写器的优先级的分派，实现对读写器发送的中断请求信号的调度，进而实现RFID数据流的主动采集。
附图说明
图1为本发明提供的一种RFID数据流的实时主动采集结构示意图。
图2为本发明提供的一种RFID数据流实时采集方法的流程图。
图3为本发明提供的一种RFID数据流实时采集方法的流程图中的步骤S5。
附图标记号说明：
RFID系统应用现场        101，
读写器中断请求信号      102，
读写器中断请求管理模块  103，
中断请求优先级队列      104，
RFID数据流实时主动采集层105，
RFID数据流采集任务线程  106，
读写器读写周期产生的约束    107，
双向数据传输                108，
主动请求模块                109，
实时主动采集器              110，
连接方式                    111，
接口                        112。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例子，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明所述一种数据流的实时主动采集方法，通过考虑读写器读写周期对参与RFID数据流实时采集的以读写器为单位的RFID数据流采集任务的截止期的约束，每个读写器的RFID数据流采集任务的截止期将不超过读写器读写周期，提高了RFID系统应用的实时性。通过利用主动请求模块109的形式模拟读写器主动发送中断请求信号给RFID数据流实时主动采集层105；根据考虑进读写器读写周期产生的约束107的读写器的优先级的分派，实现对读写器发送的中断请求信号的调度，进而实现RFID数据流的主动采集。
根据读写器读写周期对读写器的RFID数据流采集任务的相对截止期的约束及读写器的重要性分派读写器的优先级，提高了读写器RFID数据流采集任务调度的性能。读写器主动请求RFID数据流采集任务的执行，增加了RFID系统应用的实时性的同时，使得RFID数据流的采集智能化；采集到的RFID数据流的存储和处理可以是基于综合考虑了RFID读写器读写周期的影响的优先级分配策略而构建的存储在缓存区中的优先级队列，进而提高后续事件处理的效率。
如图1所示，图1为本发明提供的一种RFID数据流的实时主动采集结构示意图。所述方法涉及到RFID系统应用现场101、实时主动采集器110及RFID系统应用现场101中的读写器与实时主动采集器110间的接口112三个部分。其中，RFID系统应用现场101包括的多个读写器；实时主动采集器110主要包括读写器中断请求管理模块103、RFID数据流实时主动采集层105和主动请求模块109三个主要部分。实时主动采集器110是以软件形式实现，可以运行在x86等支持多个接口112的计算机操作系统或其他硬件设备上。
其中，RFID系统应用现场101与接口112是通过有线或无线等连接方式111建立硬件间的连接。实时主动采集器110可以通过接口112访问RFID系统应用现场101中的读写器。主动请求模块109通过双向数据传输108循环访问RFID应用现场101的读写器；当RFID系统应用现场101的读写器捕获到所关心的标签信息时，主动请求模块109通过记录每个读写器连接的接口112，识别每个捕获到所关心的物品的标签信息的读写器，然后，主动请求模块109将代替所识别到的读写器主动向上发送读写器中断请求信号102到读写器中断请求管理模块103。
其中，读写器中断请求管理模块103负责根据读写器优先级为接收到的读写器中断请求信号102创建中断请求优先级队列104。读写器读写周期产生的约束107直接作用于RFID数据流采集任务的截止期，作用于对读写器的优先级的分派，从而约束实时主动采集器110。读写器中断请求管理模块103将以一定的时间间隔向RFID数据流实时主动采集层105发送中断请求优先级队列104中断中的管理器中断请求信号102。
其中，RFID数据流实时主动采集层105通过为执行状态的读写器创建一个RFID数据流采集任务线程106，实现从RFID系统应用现场101向上采集RFID数据流。将读写器采集到的RFID数据流上传到RFID数据流实时主动采集层105。
RFID数据流实时主动采集层105将根据系统应用需求以队列或数据表等数据结构的形式存储采集到的RFID数据流。本发明的方法实现了上位机群与RFID系统应用现场101间RFID数据流的实时主动采集。
如图2示出RFID数据流的实时主动采集方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：读写器中断请求管理模块103根据读写器读写周期对以读写器为单元的RFID数据流采集任务的截止期的约束，及读写器的重要性分派读写器的优先级；读写器中断请求管理模块103以记录的形式管理并存储每个读写器的优先级，所述记录的格式为<location，priority>，其中location为读写器标识，priority为读写器优先级值。读写器的重要性能够由读写器的优先级来衡量。
步骤S2：利用面向读写器的抢占式中断机制，主动请求模块109通过双向数据传输108循环访问RFID应用现场101的读写器；其中，RFID应用现场101的读写器通过与接口112间的连接方式111进行通信；当RFID系统应用现场101的读写器捕获到读写器本身所关心的标签信息时，主动请求模块109通过记录每个读写器连接到的接口112，识别每个捕获到所关心的物品的标签信息的读写器，然后，主动请求模块109将代替所识别到的读写器主动向上发送读写器中断请求信号102到读写器中断请求管理模块103；读写器中断请求管理模块103接受到的中断请求信号102是以读写器标识为标识。
允许代替读写器主动向上发送读写器中断请求信号102到读写器中断请求管理模块103的主动请求模块109在一段时间内同时向上发送多个读写器中断请求信号102。所述代替读写器主动向上发送读写器中断请求信号102到读写器中断请求管理模块103的主动请求模块109向读写器中断请求管理模块103发送中断请求信号102的顺序根据当前RFID系统应用现场101中读写器捕获到所关心的标签信息的时间的先后顺序进行发送；如果当前RFID系统应用现场101中有多个读写器同时捕获到所关心的标签信息时，所述主动请求模块109将所述捕获到所关心的标签信息的多个读写器的中断请求信号102同时向上发送到读写器中断请求管理模块103。
步骤S3：读写器中断请求管理模块103接收RFID系统应用现场101向上发送的读写器中断请求信号102，对发送读写器中断请求信号102的多个读写器的优先级进行比较，根据优先级级别从大到小构建中断请求优先级队列104，队列的长度最长为读写器个数，根据历史应用中得到的经验数据进行队列的长度的调整。优先级级别大的读写器的优先级高。
步骤S4：读写器中断请求管理模块103按一定时间间隔将中断请求优先级队列104中的管理器中断请求信号102发送给RFID数据流实时采集层105。读写器中断请求管理模块103向RFID数据流实时采集层105提交中断请求优先级队列104中的中断请求的发送间隔需受RFID系统应用过程中部署的全部读写器读写周期产生的约束107的限制。限制函数为Function(LocationClock[]，n)，其中n为读写器个数，LocationClock[]为存储读写器读写周期的数值数组。限制函数可以定义为RFID系统应用现场101中的所有读写器的平均读写周期，或RFID系统应用现场101中的读写周期中的最小读写器读写周期等。
步骤S5：RFID数据流实时主动采集层105接收到由中断请求优先级队列104提交的读写器中断请求信号102后，根据接收到的读写器中断请求信号102的源读写器的优先级及面向读写器的抢占式中断机制，负责执行中断请求的中断函数的任务是为当前处理的读写器中断请求信号102的源读写器创建一个RFID数据流采集任务线程106。其中，tasklet中断机制中的调度函数(Schedule)能够为每个中断请求设置调度状态。中断请求的调度状态有执行、挂起两种状态。tasklet中断机制中的屏蔽状态的存在不适用于提高系统实时性。中断请求的调度状态有执行、挂起两种状态。优先级最高的读写器的RFID数据流采集任务对应的中断请求的调度状态将被设置为执行状态；其他中断请求将被挂起，并等待被设置为执行状态。该中断机制是采用tasklet中断机制的规则。同一个读写器的RFID数据流采集任务不可以同时运行在多个CPU上。
步骤S6：执行当前读写器中断请求信号102的源读写器对应的中断函数，由RFID数据流实时主动采集层105为处于执行状态的RFID数据流采集任务创建一个RFID数据流采集任务线程106，将读写器采集到的RFID数据流上传到RFID数据流实时主动采集层105。
其中：所述读写器的RFID数据流采集任务的相对截止期受读写器读写周期的约束中的读写器读写周期由读写器中断请求管理模块管理103并存储；读写器中断请求管理模块103通过记录<location，ClockTime>的形式实现对所述的读写器读写周期的管理和存储；其中location为读写器标识，ClockTime为读写器读写周期。
其中：所述主动请求模块109向读写器中断请求管理模块103发送中断请求信号的顺序根据当前RFID系统应用现场101中的读写器捕获到所关心的标签信息的时间的先后顺序进行发送；如果当前RFID系统应用现场101中有多个读写器同时捕获到所关心的标签信息时，主动请求模块将捕获到所关心的标签信息的多个读写器的中断请求信号同时向上发送到读写器中断请求管理模块103。
其中：面向读写器的抢占式中断机制是使RFID数据流采集层转而去采集比正在采集的RFID数据流所属于的源读写器的优先级更高的读写器捕获到的RFID数据流；面向读写器的抢占式中断机制中包括读写器中断请求管理模块103对发起读写器中断请求信号的读写器的优先级的比较；且不允许同一读写器的RFID数据流采集任务在多个CPU上执行。
其中：为减轻面向读写器的抢占式中断机制的负担，读写器中断请求管理模块103将首先依据产生读写器中断请求信号的读写器的优先级对RFID系统应用现场101提交的读写器中断请求信号进行排序，创建中断请求优先级队列；然后，由读写器管理器以一定频率或依一定的时间间隔将读写器中断请求信号发送给RFID数据流实时主动采集层。
其中：所述面向读写器的抢占式中断机制中读写器中断请求管理模块103向RFID数据流实时采集层提交所述中断请求优先级队列中的读写器中断请求信号的发送间隔需受RFID系统应用过程中部署的全部读写器读写周期的限制；限制函数Function(.)是Function(LocationClock[]，n)，其中n为读写器个数，LocationClock[]是存储元素为读写器读写周期的数值数组。
如图3中步骤S5所示，当RFID数据流实时采集层105接收到由读写器中断请求管理模块103发来的管理器中断请求信号102。调用面向读写器的抢占式中断机制。该中断机制是采用tasklet中断机制的规则。同一个读写器的RFID数据流采集任务不可以同时运行在多个CPU上。
步骤S51：对发送读写器中断请求信号102的读写器进行中断处理的初始化，初始化对象包括中断描述符、中断请求的调度状态和中断函数，优先级调度数组及调度函数等。其中，负责执行中断请求的中断函数的任务是当前处理的读写器中断请求信号102的源读写器创建一个RFID数据流采集任务线程106。然后调用tasklet中断机制中的调度函数(Schedule)，为个中断请求设置调度状态。中断请求的调度状态有执行、挂起两种状态。tasklet中断机制中的屏蔽状态的存在不适用于提高系统实时性。
步骤S52：判断中断请求的调度状态是否为执行。如果中断请求的调度状态为执行，则转到步骤S53，否则转到步骤S54。
步骤S53：为当前读写器创建一个RFID数据流采集任务线程106。转到图2中的步骤S6。
步骤S54：如果中断请求的调度状态非执行状态，则继续判断当前读写器中断请求信号102提出的中断请求的调度状态是否为挂起状态。如果当前中断请求的调度状态为挂起，转到步骤S55，否则转到步骤S56。
步骤S55：作为当前读写器中断请求信号102的标识的中断描述符将被放在对应优先级调度数组中等待被调度。转到步骤52。
步骤S56：作为当前读写器中断请求信号102的标识的中断描述符存放在对应优先级调度数组中等待被激活。转到步骤S52。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种RFID数据流的实时主动采集方法，其特征在于：所述方法包括步骤如下：
步骤S1：读写器中断请求管理模块根据读写器读写周期对以读写器为单元的RFID数据流采集任务的截止期的约束，及读写器的重要性分派读写器的优先级；读写器中断请求管理模块以记录的形式管理并存储每个读写器的优先级，所述记录的格式为<location，priority>，其中location为读写器标识，priority为读写器优先级值；
步骤S2：利用面向读写器的抢占式中断机制，主动请求模块通过双向数据传输循环访问RFID应用现场的读写器；其中，主动请求模块被封装在实时主动采集器中，RFID应用现场的读写器通过与接口间的连接方式进行通信；当RFID系统应用现场的读写器捕获到读写器本身所关心的标签信息时，主动请求模块通过记录每个读写器连接到的接口，识别每个捕获到所关心的物品的标签信息的读写器，然后，主动请求模块将代替所识别到的读写器主动向上发送读写器中断请求信号到读写器中断请求管理模块；读写器中断请求管理模块接受到的中断请求信号是以读写器标识为标识；
步骤S3：读写器中断请求管理模块对一段时间内发送读写器中断请求信号的多个读写器的优先级进行比较，创建中断请求优先级队列；
步骤S4：由读写器中断请求管理模块向RFID数据流实时主动采集层提交中断请求优先级队列中的读写器中断请求信号；
步骤S5：RFID数据流实时主动采集层接收到由中断请求优先级队列提交的读写器中断请求信号后，根据接收到的读写器中断请求信号的源读写器的优先级及面向读写器的抢占式中断机制，负责执行中断请求的中断函数的任务是为当前处理的读写器中断请求信号的源读写器创建一个RFID数据流采集任务线程；中断请求的调度状态有执行、挂起两种状态；优先级最高的读写器的RFID数据流采集任务对应的中断请求的调度状态将被设置为执行状态；其他中断请求将被挂起，并等待被设置为执行状态；
步骤S6：由RFID数据流实时主动采集层为处于执行状态的RFID数据流采集任务创建一个RFID数据流采集任务线程，将读写器采集到的RFID数据流上传到RFID数据流实时主动采集层；实现以读写器为单位的RFID数据流采集任务的实时调度。
2.根据权利要求1所述的RFID数据流的实时主动采集方法，其特征在于：所述读写器的RFID数据流采集任务的相对截止期受读写器读写周期的约束中的读写器读写周期由读写器中断请求管理模块管理并存储；读写器中断请求管理模块通过记录<location，ClockTime>的形式实现对所述的读写器读写周期的管理和存储；其中location为读写器标识，ClockTime为读写器读写周期。
3.根据权利要求1所述的RFID数据流的实时主动采集方法，其特征在于：所述主动请求模块向读写器中断请求管理模块发送中断请求信号的顺序根据当前RFID系统应用现场中读写器捕获到所关心的标签信息的时间的先后顺序进行发送；如果当前RFID系统应用现场中有多个读写器同时捕获到所关心的标签信息时，主动请求模块将捕获到所关心的标签信息的多个读写器的中断请求信号同时向上发送到读写器中断请求管理模块。
4.根据权利要求1所述的RFID数据流的实时主动采集方法，其特征在于：面向读写器的抢占式中断机制是使RFID数据流采集层转而去采集比正在采集的RFID数据流所属于的源读写器的优先级更高的读写器捕获到的RFID数据流；面向读写器的抢占式中断机制中包括读写器中断请求管理模块对发起读写器中断请求信号的读写器的优先级的比较；且不允许同一读写器的RFID数据流采集任务在多个CPU上执行。
5.根据权利要求1所述的RFID数据流的实时主动采集方法，其特征在于：为减轻面向读写器的抢占式中断机制的负担，读写器中断请求管理模块将首先依据产生读写器中断请求信号的读写器的优先级对RFID系统应用现场提交的读写器中断请求信号进行排序，创建中断请求优先级队列；然后，由读写器管理器以一定频率或依一定的时间间隔将读写器中断请求信号发送给RFID数据流实时主动采集层。
6.根据权利要求1所述的RFID数据流的实时主动采集方法，其特征在于：所述面向读写器的抢占式中断机制中读写器中断请求管理模块向RFID数据流实时采集层提交所述中断请求优先级队列中的读写器中断请求信号的发送间隔需受RFID系统应用过程中部署的全部读写器读写周期的限制；限制函数Function(.)是Function(LocationClock[]，n)，其中n为读写器个数，LocationClock[]是存储元素为读写器读写周期的数值数组。
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