CN109361429A - 一种深度优先的rfid系统控制架构维护方法 - Google Patents

一种深度优先的rfid系统控制架构维护方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于射频识别领域，涉及一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法。本维护方法分初始化阶段及更新阶段，在初始化阶段首先由主节点发送初始化开始帧，各节点按照深度优先的原则，在控制信号的驱动下，依次完成初始化广播，随后RFID系统进入更新阶段，当有节点加入系统时重新执行初始化，当有节点退出系统时，各节点从本地删除该节点对应的分支记录。本发明中利用独立的、不同拓扑形态的数据总线和控制端口，有助于降低系统中数据传输和节点控制的复杂度。所有节点均在本地维护和同步节点连接关系表，进一步降低了各节点和主节点数据交互开销。本发明实现了分级读写体系下RFID系统动态架构维护过程，可应用在单读写器多读写区域的RFID系统中。

Description

一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法
技术领域
本发明涉及射频识别领域，尤其涉及一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法。
背景技术
射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，具有非接触、非视距、抗干扰、容量大等优点。RFID技术早起源于英国，应用于第二次世界大战中辨别敌我飞机身份，20世纪60年代开始商用。随着技术的进步，RFID应用范围越来越广，在物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费、一卡通等场合得到了大量应用。RFID作为构建“物联网”的关键技术近年来越来越受到人们的关注。
典型的RFID系统通常包括标签、读写单元和天线三部分组成。按RFID系统的工作频率进行分类，可以分为低频、中高频、超高频与微波四类。与低频、中高频RFID系统不同，由于超高频与微波段无线电波绕射能力较弱，用于超高频与微波段RFID标签的读写器天线通常被设计为定向天线，只有在天线定向波束范围内的电子标签可以被读写，无源标签的工作距离大于1米，有源标签的最大工作距离可以超过百米。采用超高频与微波频段的RFID系统，一个RFID读写设备可以同时识读其读取区域内的多个标签，在物流追踪、资产管理等领域具有非常广阔的应用空间。制约超高频RFID大规模应用的主要因素有两方面，一方面是RFID读写器成本较高，另一方面是采用RFID技术后续的增值服务水平偏低。为降低设备成本，部分厂商推出了多通道的RFID读写器，使得多个区域可以复用一个读写器。现有多通道RFID读写器通常为从读写器中直接连接天线，其扩展能力受限于通道数目，且基本不具备动态扩展能力。
发明内容
本发明的技术解决问题：针对现有技术的不足，提供一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，克服固定通道读写器扩展能力受限的问题，实现多读写区域或节点灵活接入和退出，为广区域多标签环境下的应用提供低成本解决途径。
为实现上述目的，本发明所述的RFID系统节点物理拓扑与总线逻辑拓扑具有不同类型。
节点物理拓扑为RFID系统中各节点之间的互连关系，与控制信号传递关系一致，其类型包括星型、链型和混合型三类；总线逻辑拓扑为RFID系统中各节点之间传递数据信息的总线互联关系，其类型为对等型。
本发明提出的维护方法具有两个阶段：初始化阶段和更新阶段。
初始化阶段包括流程：
A01、RFID系统中按照节点物理拓扑结构完成节点互联；
A02、RFID系统上电，主节点及各子节点进入就绪状态，所有节点在非发送状态下均进入接收状态，接收总线上的广播信息，并按照记录格式，独立记录节点连接关系，各节点额外记录各自已激活端口直接相连的下级节点；
A03、主节点在总线上按帧结构发送初始化开始帧，所有接收到初始化开始帧的节点，清空本地所记录的节点连接关系；
A04、主节点在总线上按帧结构发送广播帧，同时并按照横向选择策略，从本节点的已激活的多个控制端口上选择一个控制端口发送控制信号；
A05、接收到控制信号的节点进行判断：如有未执行初始化广播的已激活控制端口，执行步骤A06；如该节点所有控制端口均已完成初始化广播，则跳转执行步骤A07；
A06、节点在按帧结构发送广播响应帧的同时，该节点按照横向选择策略，从未执行初始化广播的已激活控制端口上选择一个控制端口发送控制信号，跳转执行步骤A05；
A07、节点按帧结构发送分支广播结束帧；
A08、所有节点接收到某节点发送的分支广播结束帧，执行查表操作，非该节点的直接上级节点不进行任何判断操作，该节点的直接上级节点进行下列判断：如有未执行初始化广播的已激活控制端口，执行步骤A09；如该上级节点所有控制端口均已完成初始化广播，跳转执行步骤A10；
A09、该上级节点在按帧结构发送广播帧的同时，按照横向选择策略，从未执行初始化广播的已激活控制端口上选择一个控制端口发送控制信号，跳转执行A05；
A10、该上级节点进行判断，本节点是主节点，则跳转执行步骤A11，如该上级节点不是主节点，则跳转执行步骤A07；
A11、主节点发送初始化完成帧，所有节点从总线上接收到该广播信息后退出控制架构初始化阶段。
更新阶段包括退出流程和进入流程：
退出流程：
B01、节点X已激活的控制端口进入未激活状态，节点X通过查表获知该控制端口直接相连的下级节点为Y，节点X在总线空闲时根据帧结构发送节点更新帧，并更新本地端口记录表；
B02、所有节点接收到X节点发送的节点更新帧，根据帧内的参数将Y节点及其下属的所有节点从本地记录中删除；
进入流程：
C01、节点X未激活的控制端口进入激活状态，节点X在总线空闲时发送初始化请求帧；
C02、主节点接收到节点X的初始化请求帧后跳转执行步骤A03。
进一步地，所述RFID系统主节点为具备RFID射频信号调制解调能力的节点，子节点为RFID射频信号中继节点；主节点和子节点均有N个控制端口，N大于6，控制端口仅支持点对点连接方式；除主节点外，其他子节点有且只有一个直接上级节点，最多有N-1个直接相连的下级节点；每个节点均有长度为1个字节的唯一全局编号，主节点编号为0x00，其余节点编号为0x01至0x9F中的一个；每个节点的控制端口均有内部编号，编号为1至N，其中主节点编号为1至N的控制端口均可与子节点相连，子节点编号为1的控制端口与上级节点相连，编号2至N的控制端口与下级节点相连；当节点的控制端口与另一个节点的控制端口相连时，该端口为激活的控制端口，未连接任何节点的控制端口为非激活控制端口。
进一步地，初始化阶段所述的步骤A02中记录格式为<X，Y>形式的数据，其中X表示某下级节点，Y表示X的直接上级节点；各节点独立维护的端口记录格式为{P，Q}，其中P表示内部端口编号，Q表示直接下级节点编号。
进一步地，初始化阶段所述的步骤A03中的帧结构包括帧起始、帧类型、有效参数长度、有效参数、校验位及帧结束标识。
帧起始为1字节长度的固定数据，16进制表示为0xFE。
帧类型为1字节长度，16进制对应如下：0x01表示该帧为初始化开始帧，0x02表示该帧为广播帧，0x03表示该帧为广播响应帧，0x04表示该帧为分支广播结束帧，0x05表示初始化完成帧，0x06表示该帧为节点更新帧，0x07表示初始化请求帧。
有效参数长度为1字节，表示有效参数以字节为单位的长度，最大可表示255长度；初始化开始帧长度为0x01，即1字节；广播帧长度为0x01，即1字节；广播响应帧长度为0x02，即2字节；分支广播结束帧长度为0x02，即2字节；初始化完成帧长度为0x01，即1字节；节点更新帧长度为0x01，即1字节；初始化请求帧长度为0x01，即1字节。
有效参数：不同帧类型携带不同参数；初始化开始帧有效参数为0xDD；广播帧有效参数为当前广播节点的编号，占用1个字节；广播响应帧有效参数第一字节为当前节点编号，第二字节为当前节点的直接上级节点编号；分支广播结束帧有效参数第一字节为当前节点编号，第二字节为当前节点的直接上级节点编号；初始化完成帧有效参数为0xEE；节点更新帧有效参数为退出节点的编号，占用1个字节；初始化请求帧有效参数为0xCC。
校验位为1字节长度，其计算方式为帧类型、有效参数长度、有效参数按字节相加，并取和值的最低1字节。
帧结束为1字节长度的固定数据，16进制表示为0x7E。
进一步地，初始化阶段所述的步骤A04中横向选择策略为控制端口编号升序策略，优先从所有已激活控制端口中尚未进行初始化广播的控制端口选择编号小的控制端口发送控制信号，主节点可选择的编号范围为1至N，子节点可选择的编号范围为2至N。
进一步地，初始化阶段所述的步骤A04中控制信号为低电平或高电平。
进一步地，初始化阶段所述的步骤A05中未执行初始化广播的已激活控制端口判断依据为：节点为自身所有已激活的控制端口分配一个标识字节，0x00表示该端口未执行初始化广播，当节点收到该控制端口直连的节点发送的广播响应帧时，将该标识字节置0x01，表示进入初始化广播阶段，当节点收到该控制端口直连的节点发送的分支广播结束帧时，将该标识字节置0x02，表示已执行初始化广播。
采用本发明获得的有益效果：本发明利用独立且不同的逻辑拓扑和物理拓扑，实现了数据和控制的分离，降低了主节点的控制复杂度和数据交互开销；利用控制信号驱动的深度优先初始化广播和更新流程，实现多个节点的动态灵活接入和退出，可在大覆盖范围、密集标签环境下的RFID系统中广泛使用。
附图说明
图1所示为本发明的RFID系统节点物理拓扑示意图；
图2所示为本发明的RFID系统三种节点物理拓扑示意图；
图3所示为本发明的RFID系统总线逻辑拓扑示意图；
图4所示为本发明的方法实施步骤示意图；
图5所示为本发明帧结构示意图；
图6所示为本发明七类帧实例图；
图7所示为本发明实施例节点物理拓扑示意图。
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，以下结合附图及实施例，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例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示为本发明的节点物理拓扑示意，图中主节点为具备RFID射频信号调制解调能力的节点，子节点为RFID射频信号中继节点。节点物理拓扑为RFID系统中各节点之间的互连关系，与控制信号传递关系一致，其类型包括星型、链型和混合型三类。星型拓扑如图2(a)所示，所有子节点均直接与主节点相连；链型拓扑如图2(b)所示，所有节点均最多只有1个直接相连的下级节点；混合型拓扑如图2(c)所示，其为星型、链型拓扑的组合形态。
图3所示为本发明的总线逻辑拓扑示意。总线逻辑拓扑为RFID系统中各节点之间传递数据信息的总线互联关系。与物理拓扑不同，总线拓扑为对等型，即无主从关系，节点的数据信号在总线上广播，所有节点均能正常接收。
本发明RFID系统中主节点和子节点均有N个控制端口，N大于6，控制端口仅支持点对点连接方式；除主节点外，其他子节点有且只有一个直接上级节点，最多有N-1个直接相连的下级节点；每个节点均有长度为1个字节的唯一全局编号，主节点编号为0x00，其余节点编号为0x01至0x9F中的一个；每个节点的控制端口均有内部编号，编号为1至N，其中主节点编号为1至N的控制端口均可与子节点相连，子节点编号为1的控制端口与上级节点相连，编号2至N的控制端口与下级节点相连；当节点的控制端口与另一个节点的控制端口相连时，该端口为激活的控制端口，未连接任何节点的控制端口为非激活控制端口。
本发明提出的维护方法具有两个阶段，图4(a)所示为初始化阶段，图4(b)为更新阶段的节点退出流程，图4(c)为更新阶段的节点进入流程，。
如图4(a)所示，初始化阶段包括流程：
A01、RFID系统中按照节点物理拓扑结构完成节点互联；
A02、RFID系统上电，主节点及各子节点进入就绪状态，所有节点在非发送状态下均进入接收状态，接收总线上的广播信息，并按照<X，Y>形式的数据格式，独立记录节点连接关系，其中X表示某下级节点，Y表示X的直接上级节点，此外各节点额外记录各自已激活端口直接相连的下级节点，端口记录格式为{P，Q}，其中P表示内部端口编号，Q表示直接下级节点编号；
A03、主节点在总线上按帧结构发送初始化开始帧，所有接收到初始化开始帧的节点，清空本地所记录的节点连接关系；
A04、主节点在总线上按帧结构发送广播帧，同时并按照横向选择策略，从本节点的已激活的多个控制端口上选择一个控制端口发送控制信号；
A05、接收到控制信号的节点进行判断：如有未执行初始化广播的已激活控制端口，执行步骤A06；如该节点所有控制端口均已完成初始化广播，则跳转执行步骤A07；
A06、节点在按帧结构发送广播响应帧的同时，该节点按照横向选择策略，从未执行初始化广播的已激活控制端口上选择一个控制端口发送控制信号，跳转执行步骤A05；
A07、节点按帧结构发送分支广播结束帧；
A08、所有节点接收到某节点发送的分支广播结束帧，执行查表操作，非该节点的直接上级节点不进行任何判断操作，该节点的直接上级节点进行下列判断：如有未执行初始化广播的已激活控制端口，执行步骤A09；如该上级节点所有控制端口均已完成初始化广播，跳转执行步骤A10；
A09、该上级节点在按帧结构发送广播帧的同时，按照横向选择策略，从未执行初始化广播的已激活控制端口上选择一个控制端口发送控制信号，跳转执行A05；
A10、该上级节点进行判断，本节点是主节点，则跳转执行步骤A11，如该上级节点不是主节点，则跳转执行步骤A07；
A11、主节点发送初始化完成帧，所有节点从总线上接收到该广播信息后退出控制架构初始化阶段。
初始化阶段中涉及的横向选择策略为控制端口编号升序策略，优先从所有已激活控制端口中尚未进行初始化广播的控制端口选择编号小的控制端口发送控制信号，主节点可选择的编号范围为1至N，子节点可选择的编号范围为2至N。
初始化阶段中控制端口发送的控制信号为低电平或高电平。
初始化阶段中未执行初始化广播的已激活控制端口判断依据为：节点为自身所有已激活的控制端口分配一个标识字节，0x00表示该端口未执行初始化广播，当节点收到该控制端口直连的节点发送的广播响应帧时，将该标识字节置0x01，表示进入初始化广播阶段，当节点收到该控制端口直连的节点发送的分支广播结束帧时，将该标识字节置0x02，表示已执行初始化广播。
如图4(b)所示，更新阶段的节点退出流程为：
B01、节点X已激活的控制端口进入未激活状态，节点X通过查表获知该控制端口直接相连的下级节点为Y，节点X在总线空闲时根据帧结构发送节点更新帧，并更新本地端口记录表；
B02、所有节点接收到X节点发送的节点更新帧，根据帧内的参数将Y节点及其下属的所有节点从本地记录中删除；
如图4(c)所示，更新阶段的节点进入流程为：
C01、节点X未激活的控制端口进入激活状态，节点X在总线空闲时发送初始化请求帧；
C02、主节点接收到节点X的初始化请求帧后跳转执行步骤A03。
在总线上发送的数据帧结构如图5所示。每一个数据帧包括帧起始、帧类型、有效参数长度、有效参数、校验位及帧结束标识。
帧起始为1字节长度的固定数据，16进制表示为0xFE。
帧类型为1字节长度，16进制对应如下：0x01表示该帧为初始化开始帧，0x02表示该帧为广播帧，0x03表示该帧为广播响应帧，0x04表示该帧为分支广播结束帧，0x05表示初始化完成帧，0x06表示该帧为节点更新帧，0x07表示初始化请求帧。
有效参数长度为1字节，表示有效参数以字节为单位的长度，最大可表示255长度；初始化开始帧长度为0x01，即1字节；广播帧长度为0x01，即1字节；广播响应帧长度为0x02，即2字节；分支广播结束帧长度为0x02，即2字节；初始化完成帧长度为0x01，即1字节；节点更新帧长度为0x01，即1字节；初始化请求帧长度为0x01，即1字节。
有效参数：不同帧类型携带不同参数；初始化开始帧有效参数为0xDD；广播帧有效参数为当前广播节点的编号，占用1个字节；广播响应帧有效参数第一字节为当前节点编号，第二字节为当前节点的直接上级节点编号；分支广播结束帧有效参数第一字节为当前节点编号，第二字节为当前节点的直接上级节点编号；初始化完成帧有效参数为0xEE；节点更新帧有效参数为退出节点的编号，占用1个字节；初始化请求帧有效参数为0xCC。
校验位为1字节长度，其计算方式为帧类型、有效参数长度、有效参数按字节相加，并取和值的最低1字节。
帧结束为1字节长度的固定数据，16进制表示为0x7E。
图6(a)所示为主节点发送的初始化开始帧。图6(b)所示为某节点发送的广播帧，其中节点编号为0x00，表示为主节点发送的广播帧。图6(c)所示为某节点发送的广播响应帧，其节点编号为0x03，且其直接相连的上级节点为0x00，即其直接相连的上级节点为主节点。图6(d)所示为某节点发送的分支广播结束帧，其节点编号为0x03，且其直接相连的上级节点为0x00，该帧表明编号为0x03的节点所有的子节点均已在总线上发送了相应的数据，系统已完成编号0x03及其下属子节点连接关系的记录。图6(e)所示为主节点发送的初始化完成帧，表明系统中所有节点的连接关系已经建立完毕。图6(f)所示为某节点发送的节点更新帧，其中参数为0x03，表明节点0x03节点已退出系统，与节点0x03相连的子节点均需从系统中删除。图6(g)所示为某节点发送的初始化请求帧。
以下结合附图，详细介绍一个包括6个节点的RFID系统控制架构维护流程，在实施例中每个节点最多可支持8个控制端口。
图7(a)所示为RFID系统连接场景一，所有6个节点按照图中所示进行连接，各节点编号为0x00至0x05；图7(b)所示为RFID系统连接场景二，此时编号为0x03的节点从系统中退出；图7(c)所示为RFID系统连接场景三，此时编号为0x05的节点进入系统。以下分场景分步骤详细介绍。
场景一：
A01
各节点按照图7(a)所示进行连接，各节点控制端口连接情况如下：
主节点0x00：控制端口1与子节点0x01相连，控制端口2与子节点0x04相连。
子节点0x01：控制端口1与主节点0x00相连，控制端口2与子节点0x02相连，控制端口3与子节点0x03相连。
子节点0x02：控制端口1与子节点0x01相连。
子节点0x03：控制端口1与子节点0x01相连，控制端口2与子节点0x05相连。
子节点0x04：控制端口1与主节点0x00相连。
子节点0x05：控制端口1与子节点0x03相连。
A02
RFID系统上电，主节点及各子节点进入就绪状态，所有节点在非发送状态下均进入接收状态，接收总线上的广播信息，并按格式独立记录节点连接关系，，各节点额外记录各自已激活端口直接相连的下级节点。
A03
主节点0x00在总线上发送初始化开始帧，16进制表示为0xFE0101DDDF7E，各节点接收到初始化开始帧后清空各节点连接关系表。
A04
主节点0x00在总线上发送广播帧，16进制表示为0xFE020100037E，根据横向选择策略，主节点0x00已激活未进行初始化广播的端口为{0，1}，首先选择端口0，主节点在其自身节点控制端口1上发送控制信号，其控制信号为高电平。
A05
所有节点接收广播帧，子节点0x01发现其上级节点相连的端口1为高电平，可以获知当前接收的广播帧为其上级节点发送的广播帧，子节点0x01已激活未进行初始化广播的端口为{2，3}，均未完成初始化广播。
A06
子节点0x01在总线上发送广播响应帧，帧内容16进制表示为0xFE03020100067E，根据横向选择策略，子节点0x01选择端口2，在该端口上发送高电平控制信号。
A05
所有节点接收广播帧，子节点0x02发现其上级节点相连的端口1为高电平，可以获知当前接收的广播帧为其上级节点发送的广播帧，子节点0x02无未进行初始化广播的端口。
A07
子节点0x02在总线上发送分支广播结束帧，帧内容16进制表示为0xFE04020201097E。
A08
所有节点接收到子节点0x02发送的分支广播结束帧，子节点0x01为子节点0x02的直接上级节点，其端口{3}未进行初始化广播。
A09
子节点0x01在总线上发送广播帧，帧内容16进制表示为0xFE020101047E，根据横向选择策略，子节点0x01选择端口3，在该端口上发送高电平控制信号。
A05
所有节点接收广播帧，子节点0x03发现其上级节点相连的端口1为高电平，可以获知当前接收的广播帧为其上级节点发送的广播帧，子节点0x03未进行初始化广播的端口为{2}。
A06
子节点0x03在总线上发送广播响应帧，帧内容16进制表示为0xFE03020301097E，根据横向选择策略，子节点0x03选择端口2，在该端口上发送高电平控制信号。
A05
所有节点接收广播帧，子节点0x05发现其上级节点相连的端口1为高电平，可以获知当前接收的广播帧为其上级节点发送的广播帧，子节点0x05无未进行初始化广播的端口。
A07
子节点0x05在总线上发送分支广播结束帧，帧内容16进制表示为0xFE040205030E7E。
A08
所有节点接收到子节点0x05发送的分支广播结束帧，子节点0x03为子节点0x05的直接上级节点，其所有端口均已完成初始化广播。
A10
节点0x03非主节点，系统继续执行初始化。
A07
子节点0x03在总线上发送分支广播结束帧，帧内容16进制表示为0xFE040203010A7E。
A08
所有节点接收到子节点0x03发送的分支广播结束帧，子节点0x01为子节点0x03的直接上级节点，其所有端口均已完成初始化广播。
A10
节点0x01非主节点，系统继续执行初始化。
A07
子节点0x01在总线上发送分支广播结束帧，帧内容16进制表示为0xFE04020100077E。
A08
所有节点接收到子节点0x01发送的分支广播结束帧，主节点0x00为子节点0x01的直接上级节点，其端口{2}未执行初始化广播。
A09
主节点0x00在总线上发送广播帧，帧内容16进制表示为0xFE020100037E，根据横向选择策略，子节点0x01选择端口3，在该端口上发送高电平控制信号。
A05
所有节点接收广播帧，子节点0x04发现其上级节点相连的端口1为高电平，可以获知当前接收的广播帧为其上级节点发送的广播帧，子节点0x04无未进行初始化广播的端口。
A07
子节点0x04在总线上发送分支广播结束帧，帧内容16进制表示为0xFE040204000A7E。
A08
所有节点接收到子节点0x04发送的分支广播结束帧，主节点0x00为子节点0x04的直接上级节点，其所有已激活端口均已执行初始化广播。
A10
节点0x00是主节点，系统可以退出初始化。
A11
主节点发送初始化完成帧，帧内容16进制表示为0xFE0501EEF47E，所有节点在接收到初始化完成帧后退出控制架构初始化阶段。
当所有节点退出初始化阶段后，其本地均保存了完整的系统节点互联关系表，最终连接关系如下所示：
<0x01，0x00>；<0x02，0x01>；<0x03，0x01>；<0x04，0x00>；<0x05，0x03>
此外，各节点还保存了本节点控制端口对应直接下级节点编号。
主节点0x00：{0x01，0x01}；{0x02，0x04}
子节点0x01：{0x02，0x02}；{0x03，0x03}
子节点0x02：无
子节点0x03：{0x02，0x05}
子节点0x04：无
子节点0x05：无
场景二：
在执行完毕场景一所示的初始化阶段后，系统进入更新阶段。某个时间点编号为0x03的节点从网络中断开连接，如图7(b)所示。此时系统激活更新阶段的退出流程。
B01
节点0x01检测到已激活的端口3进入未激活状态，通过查询本地端口记录，得知端口3与节点0x03相连，节点0x01发送节点更新帧，帧内容16进制表示为0xFE0601030A7E，节点0x01更新自身端口记录表为{0x02，0x02}。
B02
在系统中的所有节点接收到节点0x01发送的节点更新帧后，将节点0x03从连接关系表中删除，并将与0x03相连的节点0x05一起从连接关系表中删除。
最终所有节点维护的连接关系表为：
<0x01，0x00>；<0x02，0x01>；<0x04，0x00>。
场景三：
在场景二发送后若干时间，节点0x05及0x03再次接入系统，其连接关系如图7(c)所示。此时系统激活更新阶段的进入流程。
C01
节点0x02发现未激活的端口2进入激活状态，节点0x02在总线上发送初始化请求帧，帧内容16进制表示为0xFE0701CCD47E。
C02
主节点0x00接收到节点0x02发送的初始化请求帧，系统重新进入初始化阶段。
初始化流程参考场景一。最终所有节点维护的连接关系表为：
<0x01，0x00>；<0x02，0x01>；<0x03，0x05>；<0x04，0x00>；<0x05，0x02>
此外，各节点还保存了本节点控制端口对应直接下级节点编号。
主节点0x00：{0x01，0x01}；{0x02，0x04}
子节点0x01：{0x02，0x02}；
子节点0x02：{0x02，0x05}；
子节点0x03：无
子节点0x04：无
子节点0x05：{0x02，0x03}；
传统的多通道RFID读写器无法做到上述灵活动态的进入和退出。
本发明利用七种简短的帧类型，实现了RFID读写系统控制架构的初始化、接入、退出等流程，极大提升了RFID读写系统应用的灵活性。通过构建不同的物理拓扑和总线拓扑，实现了控制和数据的分离，进一步降低了系统中数据传输的复杂度以及实际部署中接线的复杂度。本发明有助于降低超高频RFID读写系统的建设和维护成本，对推广和普及超高频RFID系统具有十分重要意义。
以上结合附图详细说明了本发明，但是本领域的普通技术人员应当明白，说明书是用于解释权利要求的，本发明的保护范围以权利要求为准，在本发明的基础上，任何所做的修改、等同替换和改进等都应当在所要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在于RFID系统的节点物理拓扑与总线逻辑拓扑具有不同类型；
所述节点物理拓扑为RFID系统中各节点之间的互连关系，与控制信号传递关系一致，其类型包括星型、链型和混合型三类；
所述总线逻辑拓扑为RFID系统中各节点之间传递数据信息的总线互联关系，其类型为对等型。
2.一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在于具有两个阶段：初始化阶段和更新阶段。
3.根据权利要求2所述的一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在：所述的初始化阶段包括流程：
A01、RFID系统中按照节点物理拓扑结构完成节点互联；
A02、RFID系统上电，主节点及各子节点进入就绪状态，所有节点在非发送状态下均进入接收状态，接收总线上的广播信息，并按照记录格式，独立记录节点连接关系，各节点额外记录各自已激活端口直接相连的下级节点；
A03、主节点在总线上按帧结构发送初始化开始帧，所有接收到初始化开始帧的节点，清空本地所记录的节点连接关系；
A04、主节点在总线上按帧结构发送广播帧，同时并按照横向选择策略，从本节点的已激活的多个控制端口上选择一个控制端口发送控制信号；
A05、接收到控制信号的节点进行判断：如有未执行初始化广播的已激活控制端口，执行步骤A06；如该节点所有控制端口均已完成初始化广播，则跳转执行步骤A07；
A06、节点在按帧结构发送广播响应帧的同时，该节点按照横向选择策略，从未执行初始化广播的已激活控制端口上选择一个控制端口发送控制信号，跳转执行步骤A05；
A07、节点按帧结构发送分支广播结束帧；
A08、所有节点接收到某节点发送的分支广播结束帧，执行查表操作，非该节点的直接上级节点不进行任何判断操作，该节点的直接上级节点进行下列判断：如有未执行初始化广播的已激活控制端口，执行步骤A09；如该上级节点所有控制端口均已完成初始化广播，跳转执行步骤A10；
A09、该上级节点在按帧结构发送广播帧的同时，按照横向选择策略，从未执行初始化广播的已激活控制端口上选择一个控制端口发送控制信号，跳转执行A05；
A10、该上级节点进行判断，本节点是主节点，则跳转执行步骤A11，如该上级节点不是主节点，则跳转执行步骤A07；
A11、主节点发送初始化完成帧，所有节点从总线上接收到该广播信息后退出控制架构初始化阶段。
4.根据权利要求2所述的一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在：所述的更新阶段包括退出流程和进入流程：
退出流程：
B01、节点X已激活的控制端口进入未激活状态，节点X通过查表获知该控制端口直接相连的下级节点为Y，节点X在总线空闲时根据帧结构发送节点更新帧，并更新本地端口记录表；
B02、所有节点接收到X节点发送的节点更新帧，根据帧内的参数将Y节点及其下属的所有节点从本地记录中删除；
进入流程：
C01、节点X未激活的控制端口进入激活状态，节点X在总线空闲时发送初始化请求帧；
C02、主节点接收到节点X的初始化请求帧后跳转执行步骤A03。
5.根据权利要求3所述的一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在于：所述的步骤A02中主节点为具备RFID射频信号调制解调能力的节点，子节点为RFID射频信号中继节点；主节点和子节点均有N个控制端口，N大于6，控制端口仅支持点对点连接方式；除主节点外，其他子节点有且只有一个直接上级节点，最多有N-1个直接相连的下级节点；每个节点均有长度为1个字节的唯一全局编号，主节点编号为0x00，其余节点编号为0x01至0x9F中的一个；每个节点的控制端口均有内部编号，编号为1至N，其中主节点编号为1至N的控制端口均可与子节点相连，子节点编号为1的控制端口与上级节点相连，编号2至N的控制端口与下级节点相连；当节点的控制端口与另一个节点的控制端口相连时，该端口为激活的控制端口，未连接任何节点的控制端口为非激活控制端口。
6.根据权利要求3所述的一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在于：所述的步骤A02中连接关系记录格式为<X，Y>形式的数据，其中X表示某下级节点，Y表示X的直接上级节点，各节点独立维护的端口记录格式为{P，Q}，其中P表示内部端口编号，Q表示直接下级节点编号。
7.根据权利要求3所述的一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在于：所述的步骤A03中的帧结构包括帧起始、帧类型、有效参数长度、有效参数、校验位及帧结束标识；
帧起始为1字节长度的固定数据，16进制表示为0XFE；
帧类型为1字节长度，16进制对应如下：0x01表示该帧为初始化开始帧，0x02表示该帧为广播帧，0x03表示该帧为广播响应帧，0x04表示该帧为分支广播结束帧，0x05表示初始化完成帧，0x06表示该帧为节点更新帧，0x07表示初始化请求帧；
有效参数长度为1字节，表示有效参数以字节为单位的长度，最大可表示255长度；初始化开始帧长度为0x01，即1字节；广播帧长度为0x01，即1字节；广播响应帧长度为0x02，即2字节；分支广播结束帧长度为0x02，即2字节；初始化完成帧长度为0x01，即1字节；节点更新帧长度为0x01，即1字节；初始化请求帧长度为0x01，即1字节；
有效参数：不同帧类型携带不同参数；初始化开始帧有效参数为0xDD；广播帧有效参数为当前广播节点的编号，占用1个字节；广播响应帧有效参数第一字节为当前节点编号，第二字节为当前节点的直接上级节点编号；分支广播结束帧有效参数第一字节为当前节点编号，第二字节为当前节点的直接上级节点编号；初始化完成帧有效参数为0xEE；节点更新帧有效参数为退出节点的编号，占用1个字节；初始化请求帧有效参数为0xCC；
校验位为1字节长度，其计算方式为帧类型、有效参数长度、有效参数按字节相加，并取和值的最低1字节；
帧结束为1字节长度的固定数据，16进制表示为0x7E。
8.根据权利要求3所述的一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在于：所述的步骤A04中横向选择策略为控制端口编号升序策略，优先从所有已激活控制端口中尚未进行初始化广播的控制端口选择编号小的控制端口发送控制信号，主节点可选择的编号范围为1至N，子节点可选择的编号范围为2至N。
9.根据权利要求3所述的一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在于：所述的步骤A04中控制信号为低电平或高电平。
10.根据权利要求3所述的一种深度优先的RFID系统控制架构维护方法，其特征在于：所述的步骤A05中未执行初始化广播的已激活控制端口判断依据为：节点为自身所有已激活的控制端口分配一个标识字节，0x00表示该端口未执行初始化广播，当节点收到该控制端口直连的节点发送的广播响应帧时，将该标识字节置0x01，表示进入初始化广播阶段，当节点收到该控制端口直连的节点发送的分支广播结束帧时，将该标识字节置0x02，表示已执行初始化广播。
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