圖 1 軟件體系結(jié)構(gòu)

     GoAhead Web 服務(wù)器是一款面向嵌入式系統(tǒng)的Web 服務(wù)器，作為中間件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和模塊承載平臺(tái),。閱讀器與客戶(hù)端之間,，閱讀器與閱讀器之間的數(shù)據(jù)通信都是由GoAhead Web服務(wù)器完成。ALE 服務(wù)模塊,，數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊,，閱讀器管理模塊，閱讀器協(xié)議服務(wù)模塊等的開(kāi)發(fā)也是建立在GoAhead 基礎(chǔ)上,。

　　數(shù)據(jù)庫(kù)采用 SQLite 3.3.9,。SQLite 是輕型，免費(fèi)和開(kāi)源的嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù),。提供絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的SQL92 語(yǔ)句,，工作速度快，滿(mǎn)足中間件數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)要求,。在嵌人式系統(tǒng)中,，數(shù)據(jù)庫(kù)管理、執(zhí)行,、維護(hù)的簡(jiǎn)單化比企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的復(fù)雜應(yīng)用更重要,。因此選用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)在大小和功能方面是一個(gè)理想的折中。

　　ALE 協(xié)議服務(wù)模塊是過(guò)濾和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基層部件與高層應(yīng)用程序之間的接口,。ALE 協(xié)議服務(wù)模塊采用EPCglobal ALE 標(biāo)準(zhǔn),，為高層軟件提供了通用接口。

　　3 標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理流程

　　SQLite 的應(yīng)用開(kāi)發(fā)是在GoAhead 基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,、過(guò)濾和分組處理,?？蛻?hù)端將用戶(hù)填寫(xiě)的XML 表單通過(guò)HTTP 協(xié)議發(fā)送到GoAhead 服務(wù)器端。GoAhead 進(jìn)程中的主線(xiàn)程接收XML文件,，將文件內(nèi)容通過(guò)命令消息通道傳給ALE子進(jìn)程,。ALE子進(jìn)程通過(guò)ezXML模塊把XML 文件解析出來(lái)，提取出數(shù)據(jù)存入ECSpec 結(jié)構(gòu)體中,。

　　DSP 解調(diào)出二進(jìn)制EPC 數(shù)據(jù),，通過(guò)DSP 驅(qū)動(dòng)發(fā)送到接收模塊。接收模塊濾除重復(fù)EPC碼,，屏蔽閱讀器數(shù)據(jù)格式差異,，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式后將數(shù)據(jù)送入到SQLite 中，作為數(shù)據(jù)庫(kù)操作的數(shù)據(jù)源,。每個(gè) ECSpec 對(duì)應(yīng)創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程,。該線(xiàn)程根據(jù)ECSpec 結(jié)構(gòu)體執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作，將查詢(xún)結(jié)果封裝成XML 數(shù)據(jù)報(bào)表通過(guò)數(shù)據(jù)消息通道發(fā)送給XML 報(bào)告線(xiàn)程,。XML 報(bào)告線(xiàn)程通過(guò)TCP 協(xié)議發(fā)送給客戶(hù)端,。數(shù)據(jù)流程圖如圖2 所示。下面以EPC 標(biāo)簽數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向進(jìn)行詳細(xì)分析,。

圖2 標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理流程

      3.1 EPC 標(biāo)簽數(shù)據(jù)格式

　　EPC（Electronic Product Code）是本世紀(jì)初由美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的AUTO-ID 中心提出的編碼方式,。EPC 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1.3 版本[5]中,，EPC 由代表版本號(hào)的頭部,、過(guò)濾字段、制造商,、物品種類(lèi)以及物品序列號(hào)組成,。是唯一存儲(chǔ)在RFID 標(biāo)簽中的信息。AUTO-ID 中心將全球接受的EAN/UCC 編碼整合到新的EPC 中,，共8 種格式：GID,，SGTIN，SSCC,，GLN,，GRAI，GIAI,，GDTI 和GSRN,。后兩種是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1.4 版本新增加的。為了在應(yīng)用軟件中更好地表示EPC 碼以及方便用戶(hù)閱讀和查詢(xún),，AUTO-ID 中心定義另一種表示方式：統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符（Uniform. Resource Identifier,，URI）。嵌入式中間件中用到的URI 格式如：urn:epc:pat:sgtin-96:0.*.*.*,。“urn:epc:pat:”部分為URI 命令格式的固定內(nèi)容,，“sgtin-96”即由EAN/UCC 編碼轉(zhuǎn)化而來(lái)的96 位二進(jìn)制SGTIN 編碼頭部分,，其后四部分為具體編碼內(nèi)容。

　　3.2 EPC 二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)URI

　　在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)[6]中,，EPC 有四種表示方式：二進(jìn)制,、URI、不帶物品序列號(hào)的純識(shí)別URI 和EAN/UCC 編碼,。在中間件中需要將閱讀器發(fā)送過(guò)來(lái)的二進(jìn)制EPC 編碼轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)URI 形式,，才能方便數(shù)據(jù)庫(kù)的分組過(guò)濾操作。方法是首先將EPC 二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)字符一位的‘0’和‘1’字符串,。選出代表版本號(hào)的頭部,，根據(jù)頭部查詢(xún)EPC 格式表找到這種類(lèi)型標(biāo)簽的分段結(jié)構(gòu)，然后依據(jù)該分段結(jié)構(gòu)分別提取出各個(gè)部分,。例如96 位標(biāo)簽數(shù)據(jù)300833B2DDD9014935050007（十六進(jìn)制數(shù)表示）轉(zhuǎn)換成URI 格式為urn:epc:pat:sgtin-96:0.0867360217.005.39544225799,。

　　3.3 標(biāo)簽數(shù)據(jù)插入 SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)

　　因?yàn)橛脩?hù)端的 filter 或group 命令是以URI 命令格式發(fā)送，查詢(xún)結(jié)果也是以URI 格式返回,，所以在二進(jìn)制EPC 碼到達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),，立即轉(zhuǎn)化為URI 格式存儲(chǔ)到SQLite 中，方便查詢(xún)操作,。tableURI 就是用來(lái)保存URI 形式標(biāo)簽數(shù)據(jù)的信息表,。tableURI 分成七個(gè)字段存貯URI 標(biāo)簽數(shù)據(jù)：Header，F(xiàn)ilter,，Company,，Class，Serial,，ReaderID,，Time。前五個(gè)字段都是EPC 碼URI 格式的組成部分,，ReaderID 為閱讀器ID 號(hào),，表明EPC 碼來(lái)自哪個(gè)物理閱讀器。Time 為DSP 上交標(biāo)簽數(shù)據(jù)的時(shí)間,，是控制產(chǎn)生報(bào)表的邊界條件,。EPC 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)URI 后提取各個(gè)數(shù)據(jù)段，使用sqlite3_mprintf 函數(shù)將數(shù)據(jù)段的值添加到SQL 語(yǔ)句中,，然后通過(guò)sqlite3_exec 函數(shù)執(zhí)行該SQL 語(yǔ)句把標(biāo)簽數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫(kù)中,。

　　3.4 過(guò)濾和分組標(biāo)簽數(shù)據(jù)

　　用戶(hù)定義的 ECSpec 中包含一個(gè)或多個(gè)Report，每個(gè)Report 由一個(gè)或多個(gè)filterSpec 或groupSpec 組成,，每個(gè)filterSpec 有一個(gè)或多個(gè)includePattern 和excludePattern 組成,，每個(gè)groupSpec 也包含一個(gè)或多個(gè)groupPattern 命令。這些過(guò)濾和分組命令可以方便用戶(hù)選擇出所需標(biāo)簽數(shù)據(jù),。因此,，需要實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)庫(kù)操作：filter 和group,。

　　3.4.1 過(guò)濾

　　filter 是根據(jù)所給規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾篩選，找出符合過(guò)濾條件的標(biāo)簽數(shù)據(jù),。整個(gè)filter命令包含若干includePattern 和若干excludePattern,，結(jié)果集為包含于任何一個(gè)或多個(gè)includePattern 中但是不包含于任何一個(gè)excludePattern 中的EPC 碼。用集合形式表示為：

　　其中,，R 為EPC 數(shù)據(jù)源集合,，Ii 為EPC 集中符合第i 個(gè)includePattern 的數(shù)據(jù)集，Ei 為EPC集中的符合第i 個(gè)excludePattern 的數(shù)據(jù)集,。

　　過(guò)濾操作的 URI 命令中可出現(xiàn)：確定數(shù)值/部分值[low-high]/所有值*,，如：urn:epc:pat:sgtin-96:0.0867360217.[001-1000].*。查詢(xún)時(shí)直接使用SELECT 操作,，對(duì)各個(gè)字段逐個(gè)判斷格式類(lèi)型生成SQL 語(yǔ)句,，將各部分生成的SQL 語(yǔ)句匯總到一句中即可完成過(guò)濾操作。

　　3.4.2 分組

　　group 是根據(jù)用戶(hù)所給規(guī)則對(duì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行分組歸類(lèi),，不屬于任何group 命令條件的EPC 碼自動(dòng)歸為default group 組中,。分組操作的URI 命令可出現(xiàn)：確定數(shù)值/部分值[low-high]/所有值*/分組X（即按該字段分組，有不同的值就分組,，相同值的EPC 碼分到同一組中）,。如：urn:epc:pat:sgtin-96:0.0867360217.X.*。

　　當(dāng)使用多個(gè) groupPattern 命令時(shí),，為使EPC 碼只被歸為一個(gè)groupPattern 組中,，要求URI 命令設(shè)置時(shí)，幾個(gè)groupPattern 不能有重疊區(qū)域,。命令集：G = (Pat_1, Pat_2, ..., Pat_N),。Pat_i 和 Pat_j 為命令集G 中任意兩個(gè)URI 命令。

　　Pat_i = urn:epc:pat:type_i:field_i_1.field_i_2.field_i_3...

　　Pat_j = urn:epc:pat:type_j:field_j_1.field_j_2.field_j_3...

　　Pat_i 和Pat_j 滿(mǎn)足下面任一規(guī)則時(shí)兩個(gè)URI 命令是無(wú)重疊區(qū)域的,，允許使用。

　　(1) type_i 和type_j 為不同編碼方式,；

　　(2) type_i 和type_j 編碼方式相同,，但是字段field_i_1 和field_j_1 取值不沖突；

　　(3) type_i 和type_j 編碼方式相同而且前面對(duì)應(yīng)k-1 個(gè)字段都是固定值且相等,，但是field_i_k 和field_j_k 取值不沖突,；

　　對(duì)應(yīng)字段 field_i_k 和field_j_k 滿(mǎn)足下面任一規(guī)則時(shí)不沖突。

　　(1) field_i_k 和field_j_k 都為固定值且不相同,；

　　(2) field_i_k 和field_j_k 一個(gè)是固定值,，另一個(gè)是區(qū)間low-high，固定值不包含在區(qū)間中,；

　　(3) field_i_k 和field_j_k 都是區(qū)間值而且沒(méi)有重疊,。

　　groupPattern 無(wú)重疊,，即可進(jìn)行分組操作。分組時(shí)URI 命令明確指出頭部分,，查詢(xún)時(shí)直接使用SELECT 操作,。其他4 個(gè)字段，因?yàn)楦袷娇蛇x（確定的數(shù)值/部分值[low-high]/所有值*/分組X）,，所以要對(duì)各個(gè)字段逐個(gè)判斷其格式類(lèi)型,，對(duì)不同格式分別生成SQL 語(yǔ)句，將各部分生成的SQL 語(yǔ)句匯總到一句中,。例如分組命令urn:epc:pat:sgtin-96:0.X.*.[20000-90000],，最終產(chǎn)生SQL 操作語(yǔ)句為：

　　CREATE VIEW viewGroup AS SELECT * FROM tableURI WHERE Header=’sgtin-96’AND

　　Filter = 0 AND Serial BETWEEN 20000 AND 90000 GROUP BY Company。

　　3.5 提交數(shù)據(jù)報(bào)表

　　每個(gè) EventCycle（中間件向客戶(hù)端提供報(bào)表的時(shí)間間隔,，客戶(hù)端定義ECSpec 時(shí)設(shè)置）結(jié)束時(shí)根據(jù)Time 字段,，選取生成視圖中當(dāng)前EventCycle 的數(shù)據(jù)封裝成XML 數(shù)據(jù)報(bào)表發(fā)送給客戶(hù)端。相應(yīng)操作語(yǔ)句為：

　　//time2 = 當(dāng)前時(shí)間,，time1 = time2 - EventCycle

　　sql = sqlite3_mprintf(“SELECT * FROM viewGroup WHERE Time BETWEEN %d AND %d”,

　　time1, time2);

　　3.6 刪除過(guò)期數(shù)據(jù)

　　為了使中間件能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,，必須定期刪除過(guò)期數(shù)據(jù)。過(guò)期數(shù)據(jù)包括多次插入數(shù)據(jù)庫(kù)的重復(fù)URI 以及過(guò)濾和分組產(chǎn)生的臨時(shí)視圖,。對(duì)重復(fù)產(chǎn)生的URI 標(biāo)簽數(shù)據(jù),，只保留最新記錄。標(biāo)簽數(shù)據(jù)表table URI 總記錄條數(shù)大于某個(gè)值時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)備份程序,，將表中的數(shù)據(jù)存貯到另一個(gè)目錄下,，供用戶(hù)進(jìn)一步處理。EventCycle 結(jié)束時(shí)刪除相應(yīng)視圖,。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　經(jīng)編譯運(yùn)行測(cè)試,，該系統(tǒng)體積非常小，除去 SQLite 動(dòng)態(tài)庫(kù)不足1MB,。兼容不同類(lèi)型閱讀器,，穩(wěn)定可靠，標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理速度高,?？蛻?hù)端使用過(guò)濾和分組命令能非常方便地訂閱所需數(shù)據(jù)。SQLite 憑借輕型,，易于移植,，免費(fèi)開(kāi)源的優(yōu)點(diǎn)，除了可以作為RFID 中間件的數(shù)據(jù)庫(kù),，還可廣泛用于其它嵌入式領(lǐng)域,，比如嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)，POS 終端、智能手機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等,。