CN104281529B - 大容量rfid电子标签动态分区方法及电子标签和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大容量RFID电子标签的动态分区方法和一种大容量电子标签和其应用，通过对电子标签用户数据区进行可变单元大小的分区并依此建立分区索引的方法，能够实现电子标签数据区的动态分割、平衡读写速度与存储效率，在提高存取速度的同时减少存储空间浪费，同时允许多个应用使用同一标签、允许不同容量电子标签混合使用，尤其提高了对后续未知应用的兼容性，为解决大容量RFID电子标签的分期分批推广应用的问题提供了有效的解决办法。

Description

大容量RFID电子标签动态分区方法及电子标签和应用

技术领域

本发明涉及电子标签技术领域，尤其涉及一种大容量RFID电子标签动态分区方法及大容量RFID电子标签和其应用。

背景技术

按照EPCglobal Class1 Gen2标准，RFID电子标签存储区分为TID(标签识别号)、EPC(电子产品代码)、Reserved(保留区，一般用于存取密码)、User(用户数据区)四个独立存储区块(Bank)。电子标签的容量是指其用户数据区的容量，在大多数场合，只需要存取TID、EPC等信息，不需要使用用户数据区。近年来，随着RFID应用推广普及，有越来越多的应用开始利用用户数据区，存放资料数据。考虑到读写速度及芯片大小等因素，现在RFID典型的用户数据区的存储空间一般在2kb以下。近年来由于资产管理应用电子标签的需要，2kb以上的大容量标签也越来越常见。

一般情况下，某一具体应用，预先选定某一容量的电子标签，自定义用户数据区的数据格式，该应用自成封闭体系。这种模式，近年来开始出现致命问题：当需要在同一电子标签上，存储不同应用的数据时，这种模式不能满足要求。业界解决的办法是要么增加电子标签，各用各的，要么重新更换原来的系统，使之与新情况兼容。在原有应用已经大批量展开的情况下，这两种方式都不能让人满意。

还有此前的应用，一般选存储容量相同的电子标签。对于一个小的应用，这没什么问题，对于大型应用，尤其是垂直管理的行业应用，如石化、电力、军队等，信息化往往是分期、分批、分类的，这种一刀切的选择，在技术、经济s上都不合理，例如开始时配2kb的，后来2kb的市场供应少了，主流为8kb的了，怎么解决？把8kb的当2kb的用，空间浪费；把以前2kb的都换成8kb的，标签加装的成本是很高的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大容量RFID电子标签动态分区方法及大容量RFID电子标签和其应用，通过对电子标签用户数据区进行可变单元大小的分区并依此建立分区索引的方法，能够实现电子标签数据区的动态分割、平衡读写速度与存储效率(在提高存取速度的同时减少存储空间浪费)、允许多个应用使用同一标签、允许不同容量电子标签混合使用，尤其提高了对后续未知应用的兼容性，为解决大容量RFID电子标签的分期分批推广应用的问题提供了有效的解决办法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大容量RFID电子标签动态分区方法，包括以下步骤：

S1，获取RFID电子标签的用户数据区；

S2，将所述用户数据区划分为至少五个分区；所述五个分区包括：分区头、分配表、位图、分配项和动态数据区。

优选的，S2具体为将所述用户数据区依次划分为：分区头、分配表、位图、分配项和动态数据区，五个分区。

优选的，所述分区头用于存放标签容量、分配单元的大小、分配表指针长度和分配项的数目；所述分配表用于描述各所述分配单元的链表结构；所述位图用于快速显示存储空间的分配情况；所述分配项用于记录各应用申请的分配项目；所述动态数据区是用于供各应用使用的数据存储区并按分配单元进行实际数据存取。

优选的，所述标签容量为整个电子标签用户数据区的容量大小；所述分配单元为每次可供申请的空间，所述分配单元的大小为每次可供申请的空间的大小；所述分配项与应用对应，每一个应用对应一个分配项，所述分配项的数目即是所有应用的总数；所述分配表中的每一组比特与一个分配单元对应，其值指向下一个分配单元；从逻辑功能上讲，所述分配表是所述分配单元的存取索引；所述位图是一连串存储位，每一位与一个分配单元对应，0表示该分配单元未使用，1表示已使用；所述分配项中以一个字节标记某一个应用，其大小可调，其后紧跟的一组字节，指向该分配项在分配表中链表的起始节点；每一个应用对应一个分配项并占用一个或多个分配单元。

优选的，在进行所述分区时依照以下公式计算得到各分区的空间地址：

分区头：0～H-1，长度H字节

分配表：H～H-1+FL*N/8

位图：H+FL*N/8～H-1+FL*N/8+int(N/8)

分配项：H+FL*N/8+int(N/8)～H-1+FL*N/8+int(N/8)+D*(1+FL/8)

动态数据区：H+FL*N/8+int(N/8)+D*(1+FL/8)开始到标签空间结束；

其中：

标签容量：Cap，以字节为单位，具体为电子标签的用户数据区大小，具体值由具体标签决定；

分配单元大小：Unit，以字节为单位，可选择；

分配单元数N＝Cap/Unit；

分配表指针长度：FL＝log₂N，以位为单位；

分配表长FT：FL*N位＝FL*N/8字节，按字节对齐；

位图长BM：N位＝N/8字节

分配项Dir的项数D：可选择；

所述分区头为固定大小，具体包含数据可根据应用体系设定，至少应含有下列数据：

Cap、Unit、FL、D。

优选的，所述分配单元大小：Unit，选2的指数幂；所述分配项Dir的项数D，选2的指数幂。

优选的，所述分区方法具体为：

依照所述公式进行计算，得到各分区位置并写入初始值数据，完成格式化，具体为：

在分区头按域写入容量Cap、分配单元大小Unit和分配项数D；计算出分配表大小，并置所有入口初值为0；计算出位图大小，并置初值为0；计算出分配项大小，并置所有入口初值为0，再在分区头中写入用于表示已格式化的标记符。

一种电子标签，所述大容量电子标签经过所述的大容量RFID电子标签动态分区方法分区处理。

一种所述的电子标签的应用方法，包括以下步骤：

申请新分配项的步骤，具体为：读取分区头中的D值，再读取已有分配项，如果已有分配项比D少，则允许申请新的分配项，否则不允许申请新的分配项；

和/或

申请新空间的步骤，具体为：对于新应用，首先申请新分配项，之后查询空闲空间，得到后分配给新的分配项；对于已有分配项，先查空闲空间，得到后，查分配表，按单链表遍历，找到该分配项的最后节点，使其值为空闲空间序号，同时把空闲空间的分配表对应项的值修改为0；

和/或

释放空间的步骤，具体为：对已有分配项，查分配表，按单链表遍历，找到可以满足新存储量的节点，从该节点之后的分配表项，其值一律设置为0。

优选的，所述查空闲空间的方法，具体为：

读取位图，找到所有为0的位，每一位代表一个空闲分配单元；

或

读取分配项，按其值读取分配表，按单链表的遍历方法找到所有被使用的分配单元，没有被遍历的分配单元为空闲空间。

本发明的有益效果是：

1、动态分区：每个分配项为一个动态分区，每个分区大小可变；

2、性能平衡：首先通过选择合适的分配单元大小，在提高存取速度的同时减少存储空间浪费，其次不必强求同一分配项的分配单元连续，可以减少连续分配要求的存储移动；

3、同一电子标签兼容多个应用：一个应用与一个分配项对应，允许多个分配项；

4、不同容量电子标签混合使用：由于上述分区结构的引用，不同容量的标签可以混用，只要各自标签上所有分配项的分配单元总和不超过自身可分配的总容量即可；

5、兼容后续未知应用：后续应用只需要按分区方法存取数据，各应用自身负责自己应用数据的解析，按本发明的方法，就可以实现应用的向后兼容，为解决大容量RFID电子标签的分期分批推广应用的问题提供了有效的解决办法。

附图说明

图1是本发明的大容量RFID电子标签的用户数据区地址空间表示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种大容量RFID电子标签动态分区方法及大容量RFID电子标签和其应用，所述分区方法为：对用户数据区进行分区，依次划分为：分区头、分配表、位图、分配项、动态数据区5个区。分区头一般为固定大小，存放标签容量、分配单元大小、分配表指针长度、分配项数等参数。各项参数含义：标签容量为整个电子标签用户数据区的容量大小。分配单元为每次可供申请的空间，可以由具体应用体系选择，一般选2的指数幂，如2、4、8、16字节等。分配单元太小，会使分配表过大，也影响读写速度，但是浪费的空间较小；分配单元太大，分配表就比较小，但是浪费的空间也会随之增大。一般可选标签容量的千分之几。分配项与应用对应，一个应用就是一个分配项，以资产设备管理为例，出厂信息、领用、维修信息、配件管理等分别为一个应用。多个相关应用构成一个应用体系。一般分配项选2的指数幂，如8、16、32、64等。

分配表为描述各分配单元的链表结构，与早期硬盘的FAT结构类似，每一组比特与一个分配单元对应，其值指向下一个单元，这样一个分配项可以使用多个单元，且不需要分配单元连续，避免连续分区时移动分配单元延误读写时间，并且不怕动态分区形成的碎片，读取速度也比较快。分配表从逻辑功能上讲，是分配单元的存取索引。

位图是一连串存储位，每一位与一个分配单元对应，0表示该单元未使用，1表示已使用，用于快速显示标签的存储空间分配，可以节省大容量标签的空闲空间的查询时间。

分配项为各种应用申请的分配项目，相当于硬盘结构中的目录，以一个字节，标记某一个应用，其后的一组长度为分配表指针长度的比特组，指向该分配项在分配表中链表的起始节点。从应用角度看，分配项即是应用分区，其大小可调。

动态数据区是可供应用分配的实际区域，按分配单元进行实际存取。一个应用对应一个分配项，占有一个或多个分配单元。

以下结合附图通过实例详细介绍，如附图1所示：

对用户数据区进行分区，依次划分为：分区头、分配表、位图、分配项、动态数据区。分区头一般为固定大小，存放标签容量、分配单元大小、分配表指针长度、分配项数等参数。分配表为描述各分配单元的链表结构，与早期硬盘的FAT结构类似，每一组比特与一个分配单元对应，其值指向下一个单元，这样一个分配项可以使用多个单元，且不需要分配单元连续，避免连续分区时移动分配单元延误读写时间，并且不怕动态分区形成的碎片，读取速度也比较快。分配表从逻辑功能上讲，是分配单元的存取索引。

位图是一连串存储位，每一位与一个分配单元对应，0表示该单元未使用，1表示已使用，用于快速显示标签的存储空间分配，可以节省大容量标签的空闲空间的查询时间。分配项为各种应用申请的分配项目，相当于硬盘结构中的目录，以一个字节，标记某一个应用。从应用角度看，分配项为应用分区，其大小可调。动态数据区是可供应用分配的实际区域，按分配单元进行实际存取。一个应用对应一个分配项，占有一个或多个分配单元。

下面给出有关地址的计算公式：

符号约定：

标签容量：Cap(字节)，电子标签的用户数据区大小，由实际标签决定

分配单元大小：Unit(字节)，可以选择，一般选2的指数幂，如2、4、8、16等。

单元数N＝Cap/Unit

分配表指针长度：FL＝log₂N(位)

分配表长FT：FL*N(位)＝FL*N/8(字节)，按字节对齐。

位图长BM：N位＝N/8字节

分配项(Dir)项数D：可以选择，一般选2的指数幂，如2、4、8、16等。一个分配项和一个具体应用相关联。

分区头为固定大小，具体含义可以根据应用体系设定，至少含有下列数据：Cap、Unit、FL、D

这样各分区的地址如下：

分区头：0～H-1，长度H字节

分配表：H～H-1+FL*N/8

位图：H+FL*N/8～H-1+FL*N/8+int(N/8)

分配项：H+FL*N/8+int(N/8)～H-1+FL*N/8+int(N/8)+D*(1+FL/8)

动态数据区：H+FL*N/8+int(N/8)+D*(1+FL/8)开始到标签空间结束依照上述公式，可以存取任一分配项的数据。下面给出常用动作的流程：

查容量：读取分区头中的Cap域即可得到标签的容量。

查空闲空间：可以有两种方法：

方法一：读取位图，找到所有为0的位，每一位代表一个空闲分配单元

方法二：读取分配项，按其值读取分配表，按单链表的遍历方法可以找到所有被使用的分配单元，没有被遍历的分配单元为空闲空间。

正常情况下，两种方法都有效，方法一速度快。假如在读写过程中，发生意外终止，使得位图与实际不符合，那么方法二为准确结果，可以以此修复位图。

申请新应用(新分配项)：读取分区头中的D值，再读取分配项，如果已有分配项比D少，则还可以申请新的应用。

申请新空间：对于新应用，首先申请新分配项，之后查询空闲空间，得到后分配给新的分配项；对于已有分配项，先查空闲空间，得到后，查分配表，按单链表遍历，找到该分配项的最后节点，使其值为空闲空间序号，同时把空闲空间的分配表对应项的值修改为0。

释放空间：对已有分配项，查分配表，按单链表遍历，找到可以满足新存储量的节点，从该节点之后的分配表项，其值一律设置为0。

格式化：可以在分区头设置标记符，符合条件的为格式化过的标签，可以按上述算法寻址。没有格式化标记的，可以按上述算法，在有关位置写入初始值数据，如在分区头按域写入容量Cap、分配单元大小Unit、分配项D等；计算出分配表大小，并置所有入口初值为0；计算出位图大小，并置初值为0；计算出分配项大小，并置入口所有入口初值为0，再把分区头的标记符设置为约定值，从而完成格式化。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、动态分区：每个分配项为一个动态分区，每个分区大小可变；

2、性能平衡：首先通过选择合适的分配单元大小，在提高存取速度的同时减少存储空间浪费，其次不必强求同一分配项的分配单元连续，可以减少连续分配要求的存储移动；

3、同一电子标签兼容多个应用：一个应用与一个分配项对应，允许多个分配项；

4、不同容量电子标签混合使用：由于上述分区结构的引用，不同容量的标签可以混用，只要各自标签上所有分配项的分配单元总和不超过自身可分配的总容量即可；

5、兼容后续未知应用：后续应用只需要按分区方法存取数据，各应用自身负责自己应用数据的解析，按本发明的方法，就可以实现应用的向后兼容，为解决大容量RFID电子标签的分期分批推广应用的问题提供了有效的解决办法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大容量RFID电子标签动态分区方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取RFID电子标签的用户数据区；

S2，将所述用户数据区划分为至少五个分区；所述五个分区包括：分区头、分配表、位图、分配项和动态数据区；

所述分区头用于存放标签容量、分配单元的大小、分配表指针长度和分配项的数目；所述分配表用于描述各所述分配单元的链表结构；所述位图用于快速显示存储空间的分配情况；所述分配项用于记录各应用申请的分配项目；所述动态数据区是用于供各应用使用的数据存储区并按分配单元进行实际数据存取；

在进行所述分区时依照以下公式计算得到各分区的空间地址:

分区头：0～H-1，长度H字节

分配表：H～H-1+FL*N/8

位图：H+FL*N/8～H-1+FL*N/8+int(N/8)

分配项：H+FL*N/8+int(N/8)～H-1+FL*N/8+int(N/8)+D*(1+FL/8)

动态数据区：H+FL*N/8+int(N/8)+D*(1+FL/8)开始到标签空间结束；其中：

标签容量：Cap，以字节为单位，具体为电子标签的用户数据区大小，具体值由具体标签决定；

分配单元大小：Unit，以字节为单位，可选择；

分配单元数N＝Cap/Unit；

分配表指针长度：FL＝log₂N，以位为单位；

分配表长FT：FL*N位＝FL*N/8字节，按字节对齐；

位图长BM：N位＝N/8字节

分配项Dir的项数D：可选择；

所述分区头为固定大小，具体包含数据可根据应用体系设定，至少应含有下列数据：

Cap、Unit、FL、D；

所述分区方法具体为：

依照所述公式进行计算，得到各分区位置并写入初始值数据，完成格式化，具体为：

在分区头按域写入容量Cap、分配单元大小Unit和分配项数D；计算出分配表大小，并置所有入口初值为0；计算出位图大小，并置初值为0；计算出分配项大小，并置所有入口初值为0，再在分区头中写入用于表示已格式化的标记符；

所述的大容量RFID电子标签的应用方法，包括以下步骤：

申请新分配项的步骤，具体为：读取分区头中的D值，再读取已有分配项，如果已有分配项比D少，则允许申请新的分配项，否则不允许申请新的分配项；

和/或

申请新空间的步骤，具体为：对于新应用，首先申请新分配项，之后查询空闲空间，得到后分配给新的分配项；对于已有分配项，先查空闲空间，得到后，查分配表，按单链表遍历，找到该分配项的最后节点，使其值为空闲空间序号，同时把空闲空间的分配表对应项的值修改为0；

和/或

释放空间的步骤，具体为：对已有分配项，查分配表，按单链表遍历，找到可以满足新存储量的节点，从该节点之后的分配表项，其值一律设置为0。

2.根据权利要求1所述的大容量RFID电子标签动态分区方法，其特征在于，S2具体为将所述用户数据区依次划分为：分区头、分配表、位图、分配项和动态数据区，五个分区。

3.根据权利要求1所述的大容量RFID电子标签动态分区方法，其特征在于，所述标签容量为整个电子标签用户数据区的容量大小；所述分配单元为每次可供申请的空间，所述分配单元的大小为每次可供申请的空间的大小；所述分配项与应用对应，每一个应用对应一个分配项，所述分配项的数目即是所有应用的总数；所述分配表中的每一组比特与一个分配单元对应，其值指向下一个分配单元；从逻辑功能上讲，所述分配表是所述分配单元的存取索引；所述位图是一连串存储位，每一位与一个分配单元对应，0表示该分配单元未使用，1表示已使用；所述分配项中以一个字节标记某一个应用，其大小可调，其后紧跟的一组字节，指向该分配项在分配表中链表的起始节点；每一个应用对应一个分配项并占用一个或多个分配单元。

4.根据权利要求1所述的大容量RFID电子标签动态分区方法，其特征在于，所述分配单元大小：Unit，选2的指数幂；所述分配项Dir的项数D，选2的指数幂。

5.根据权利要求1所述的大容量RFID电子标签动态分区方法，其特征在于，所述查空闲空间的方法，具体为：

读取位图，找到所有为0的位，每一位代表一个空闲分配单元；

或

读取分配项，按其值读取分配表，按单链表的遍历方法找到所有被使用的分配单元，没有被遍历的分配单元为空闲空间。

6.一种电子标签，其特征在于，所述电子标签经过权利要求1-4任意一项所述的大容量RFID电子标签动态分区方法分区处理。