RFID技术在基于.NET Micro FrameWork物联网网关的应用

引言

随着信息技术、计算机技术、微电子技术的高速发展， 信息产业已经经历了计算机、互联网和移动通信网两次浪潮， 而如今，人们正在迎来第三次浪潮一一“物联网”物联网是 一张连接世界万物的巨大信息网络。通过物联网人们能更好地 感知世界、控制物体的传输、移动、运行，以达到“智慧”的 控制。在物联网世界中，物联网网关将成为连接感知网络与传 统通信网络的纽带。简单地讲，物联网网关的主要功能包括三 个方面：首先，是收集传感器节点的数据；其次，执行数据协 议转换；最后，将协议转换后的数据有效快速地发送到公共 网络。除此以外，物联网网关同时还需具有相应的管理功能和 控制能力。在物联网网关的两端分别是传感器网络和公共网络 (包括互联网、有线和无线网络)，对于公共网络，从技术层面 来说，己经属于相当成熟的技术领域，因此对于物联网网关 的实现来说，主要研究点集中在传感器网络以及物联网网关 如何有效接入公共网络这两方面。

1 NET Micro Framework 框架

Microsoft .NET Micro Framework (以下简称 MF) 2001 年由微软研究院开始研发，并随后在其MSN Direct项目中 使用该技术，2009年并入.NET产品组，该技术可以应用到 Windows Vista Sideshow、远程控制、智能家电、医疗电子、 零售终端以及汽车电子等行业应用场景。MF功能强大，并且 能从C#.Net的PC开发快速进入，因此它几乎适用于所有嵌 入式场合，同时MF对存储器和处理器的要求更低，开发人 员可以在低功耗，低成本的ARM7、ARM9和Blackfin处理 器上使用该框架，所开发出来的软件仅需要几百KB的RAM 或 FLASH/ROM 的存储空间。而 Windows Embedded CE 的托管代码环境需要约10〜12 MB的存储空间，因此，基 于.NET的应用设备只需要较少的存储空间，降低了产品成本。 此外由于.Net MF还集成了各种接口，如串口、网口、Wi-Fi、 ZigBee、I2C、SPI、SDIO、USB等通信接口，加上其应用开 发简便，所以基于.NET Micro Framework框架的物联网网关 在物联网时代将大有作为。

RFID技术

RFID技术是20世纪90年代兴起的一项非接触式的自动 识别技术，是物联网的核心技术之一，也是感知层的重要基 础网络。RFID是利用射频信号，通过空间耦合来实现对目标 对象的无接触识别并获取相关数据信息，以无线方式进行双 向通信，可实现批量读取，读写器发射的无线电波，可以读取 电子标签内存储的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具 的身份。由于RFID标签的存储容量可以是296以上，它彻底 摆脱了条形码的种种限制，使世界上的每一种商品都可以拥有 独一无二的电子标签。

一套完整的RFID系统由阅读器(Reader)与电子标 签(TAG)及应用软件系统三个部分所组成，其工作原理是 Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以 驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依 序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。目前，RFID 已广泛应用于制造、销售、物流、交通、医疗、安全与军事等 领域，可以实行全球范围的各种产品、物资流动过程中的动态、 快速、准确地识别与管理，因此已经引起了世界各国政府与产 业界的广泛关注，并得到广泛应用。

RFID技术在物联网网关中的应用

物联网网关的有线接入使用标准RS232或RS485串行通 信。在物联网网关中，有串行通信总线，可以将串行RFID阅读器直接挂载在串行总线接口上，通过物联网网关对各个挂载 的设备进行轮询访问，获取各个挂载点的设备信息，同时也可 以根据实际协议标准对设备节点进行设备控制和操作。

RFID卡和标签根据应用领域的不同，有多个不同规格的 产品。如果应用开发是Windows平台，生产读卡器的厂家一 般会提供自己的SDK，用户不需要熟悉通信协议，就可以自行 开发串口通信程序，直接调用其DLL库提供的API接口函数 即可。不过对基于.Net Micro Framework的开发来说，必须根 据厂家提供的通信协议操作。但无论是哪个厂家生产的阅读 器，其读卡操作一般都要有如下几个过程：

获取RFID卡的类型；

读取RFID卡的卡号；

选择指定卡号的RFID卡；

设置指定扇区的KEY的类型，及具体的KEY值； 读写指定扇区的数据；

使选择的RFID卡进入休眠状态。

以MF1ICS50的RFID卡为例，该卡符合ISO14443A协 议标准，EEROM的容量为1 024 B,分16个分区，每区64 B， 这个64 B又分为4块，其中最后一块存放KEY-A、KEY-B及 访问策略。根据厂家提供的协议，实现现完整的RFID阅读 器操作类，操作命令如下：

private static UInt16 InitializePort = 0x0101 ；

//初始化波特率

private static UInt16 SetDeviceNodeNumber = 0x0102 ；

//发设备号

private static UInt16 ReadDeviceNodeNumber = 0x0103 ；

//读设备号

private static UInt16 ReadDeviceMode = 0x0104 ；

//读读卡器型号

private static UInt16 SetBuzzerBeep = 0x0106 ；

//蜂鸣

private static UInt16 SetLedColor = 0x0107 ；

//设置红绿灯

private static UInt16 SetReaderWorkingStatus = 0x0108 ；

//保留

private static UInt16 SetAntennaStatus = 0x010c ；

//设置天线状态

private static UInt16 MifareRequest = 0x0201 ；

//请求卡的类型

private static UInt16 MifareAnticollision = 0x0202 ；

//读卡号

private static UInt16 MifareSelect = 0x0203 ；

//确认卡号

private static UInt16 MifareHlta = 0x0204 ；

//停机应答

private static UInt16 MifareAuthentication1 = 0x0206 ；

//卡片鉴定

private static UInt16 MifareAuthentication2 = 0x0207 ；

//输入密码

private static UInt16 MifareRead = 0x0208 ；

//读卡

private static UInt16 MifareWrite = 0x0209 ；

//写卡

private static UInt16 MifareInitval = 0x020A ；

//初始化钱包

private static UInt16 MifareReadBalance = 0x020B ；

private static UInt16 MifareDecrement = 0x020C ；

//减值

private static UInt16 MifareIncrement = 0x020D ；

//加值

private static UInt16 MifareRestore = 0x020E ；

//从一个块到缓存

private static UInt16 MifareTransfer = 0x020F ；

//从缓存到一个块

private static UInt16 MifareUltraLightAnticoll = 0x0212 ； private static UInt16 MifareUltraLightWrite = 0x0213 ；

4结语

时代赋予了物联网网关沉重的历史责任，它将区别于传 统网关的构架，成为实现自由互联的人类通信的枢纽桥梁。 RFID技术已拥有较长的应用历史，随着其成本的降低、印刷 技术的革新，数值信息技术在各行业的广泛深入，RFID技术 拥有了更广阔的发展前景。集成了 RFID应用的物联网网关将 广泛应用于智能家居、智能社区、数字医院、智能交通等各行 各业，在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色。

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