摘要：本文簡(jiǎn)述了物聯(lián)網(wǎng)EPC技術(shù)并分析了Savant中間件軟件系統(tǒng)的主要功能和框架結(jié)構(gòu)。在深入研究EPCgloabal后，借鑒EPCgloabl的中間件標(biāo)準(zhǔn)ALE，給出了一種Savant中間件軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并從邏輯上驗(yàn)證了該系統(tǒng)的完整性與有效性。
關(guān)鍵詞：Savant中間件；RFID；物聯(lián)網(wǎng)；電子產(chǎn)品代碼

0 前言
    物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的關(guān)于物品信息的存儲(chǔ)與查詢(xún)的思維，通過(guò)將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一化，建立起一個(gè)本身具有通信能力的交互信息網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)不僅涵蓋生產(chǎn)運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)管理，甚至滲透到人們個(gè)人生活的各個(gè)方面。
    在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)時(shí)，首先面對(duì)的問(wèn)題就是電子標(biāo)簽上數(shù)據(jù)的獲取和有效信息的提取。作為RFID系統(tǒng)的重要組成部分，EPC中間件是數(shù)據(jù)采集、過(guò)濾等處理的主要單元。本文提出了一種中間件的設(shè)計(jì)思路，使上層開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)RFID應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)無(wú)需再考慮如何與各種硬件設(shè)備交互而直接獲取有價(jià)值的RFID信息。

1 EPC系統(tǒng)簡(jiǎn)介
    EPC的全稱(chēng)是Electronic Product Code，即產(chǎn)品電子代碼，是美國(guó)麻省理工學(xué)院自動(dòng)識(shí)別中心(Auto-ID中心)提出的。EPC的載體是RFID電子標(biāo)簽，并借助互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞。EPC系統(tǒng)為每一件商品建立全球唯一的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)在全球范圍內(nèi)對(duì)商品具體信息的記錄與查詢(xún)，有效提高商品信息的管理水平，以及物流準(zhǔn)確性，并且降低物流成本。
    EPC系統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在全球互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)Savant管理軟件系統(tǒng)、ONS對(duì)象名稱(chēng)解析服務(wù)系統(tǒng)、實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言(PML)實(shí)現(xiàn)實(shí)物的互聯(lián)。
    Savant中間件的系統(tǒng)協(xié)議主要由RFID通信協(xié)議、應(yīng)用事件管理(ALE，Application Level Event)協(xié)議等組成。ALE是EPCgobal的中間件標(biāo)準(zhǔn)，是閱讀器模塊和客戶(hù)應(yīng)用程序之間的接口協(xié)議。該協(xié)議定義了客戶(hù)可以如何過(guò)濾和整合來(lái)自讀寫(xiě)器的EPC標(biāo)簽，并面向不同的企業(yè)應(yīng)用程序和閱讀器定義了統(tǒng)一的接口。ALE的處理過(guò)程是：接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源的EPC標(biāo)簽碼：根據(jù)企業(yè)應(yīng)用程序要求以一定的時(shí)間間隔整合數(shù)據(jù)，過(guò)濾重復(fù)和不感興趣的EPC碼；根據(jù)企業(yè)應(yīng)用程序要求以不同的形式打包發(fā)送報(bào)告。

2 Savant中間件的功能與結(jié)構(gòu)
    在功能上，Savant軟件系統(tǒng)利用ONS對(duì)象名稱(chēng)解析服務(wù)并調(diào)用PML服務(wù)器上的標(biāo)簽應(yīng)用信息供Savant上層應(yīng)用軟件使用，所以Savant軟件系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上有一些用于ONS對(duì)象名稱(chēng)解析服務(wù)的專(zhuān)用接口。
    處理模塊與外部EPC系統(tǒng)的聯(lián)系通過(guò)規(guī)范定義的接口，即閱讀器接口和應(yīng)用軟件接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。閱讀器接口提供與標(biāo)簽閱讀器的連接，Sav-ant通過(guò)該接口和閱讀器建立連接，向閱讀器發(fā)送各種命令。
    按照SavantSpecification 1.0標(biāo)準(zhǔn)的描述，Savant軟件系統(tǒng)就是處理模塊與各接口模塊的集成容器，其各個(gè)接口模塊均有一定的標(biāo)準(zhǔn)，而能用于用戶(hù)開(kāi)發(fā)的是Savant軟件系統(tǒng)的處理部分。根據(jù)功能的需要，能夠得到Savant中間件軟件的大體結(jié)構(gòu)：

    圖1模型的基本功能在于其中處理模塊通過(guò)輸入接口模塊與輸出接口模塊與閱讀器和上層應(yīng)用軟件進(jìn)行聯(lián)系。Savantqp間件系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放式系統(tǒng)，其用戶(hù)定義的處理模塊是功能實(shí)現(xiàn)的主要體現(xiàn)部分，提供各種用戶(hù)要求的功能。在輸入端，Savant中間件系統(tǒng)主要工作是對(duì)閱讀器所采集到的電子標(biāo)簽信息進(jìn)行收集和處理，或者根據(jù)自身內(nèi)部設(shè)定的命令對(duì)閱讀器輸出反饋指令；在輸出端，其面對(duì)的是上層應(yīng)用軟件的調(diào)用，或者是通過(guò)ONS對(duì)象名解析服務(wù)對(duì)PML服務(wù)器上的相應(yīng)商品信息進(jìn)行讀取。
    由上可知，Savant中間件起的是連接閱讀器系統(tǒng)與上層應(yīng)用或者信息存儲(chǔ)系統(tǒng)作用，因此對(duì)其設(shè)計(jì)主要在于完成信息的處理、過(guò)濾、暫存與計(jì)算。

3 Savant中間件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    本文實(shí)現(xiàn)Savant中間體軟件系統(tǒng)的主要功能：a．過(guò)濾；b．定量信息存儲(chǔ)：c．解析；d．接口控制。
3．1 過(guò)濾功能
    根據(jù)第2節(jié)中所述的基本模型，并考慮到整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，過(guò)濾程序應(yīng)該是系統(tǒng)中最先工作的模塊。
    一個(gè)Savant軟件系統(tǒng)是服務(wù)于特定廠商或者是針對(duì)特定類(lèi)型商品的軟件，所以參考TCP／IP協(xié)定中局域網(wǎng)IP地址子網(wǎng)掩碼過(guò)濾處理，只需要通過(guò)一段掩碼，將該系統(tǒng)所服務(wù)的廠商或者所針對(duì)的特定類(lèi)型商品過(guò)濾出來(lái)。將特定廠商或商品掩碼與原始EPC標(biāo)簽代碼信息通過(guò)一定的邏輯運(yùn)算結(jié)合起來(lái)，即可以達(dá)到過(guò)濾信息的作用。如圖2所示。

3．2 解析功能
    為了方便讀取PML服務(wù)器上的標(biāo)簽信息，需將EPC代碼解析成ONS服務(wù)可識(shí)別的地址域名格式。根據(jù)該解析過(guò)程的規(guī)范化的要求，利用格式化轉(zhuǎn)換字符串將EPC二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的PML文件地址。
    類(lèi)似于普通的Internet域名地址，存儲(chǔ)于PML服務(wù)器上的商品信息域名地址也有著標(biāo)準(zhǔn)的域名結(jié)構(gòu)。EPC地址域名由EPC域前綴名與EPC域后綴名組成。而且當(dāng)前使用的EPC域后綴名為一個(gè)固定的根域名：epc．objid．net。這個(gè)翻譯的過(guò)程需要引入標(biāo)準(zhǔn)的域名格式，即格式化字符串。
    舉例說(shuō)明如下：
    格式化字符串由1、2、3、4組成，分別表示該位所占EPC編碼中的位數(shù)
    例如對(duì)于16位的EPC碼，其格式化字符串可以是
    1．44．3．11．2(0+1+4+4+3+1+1+2=16)
    即如果這個(gè)16位的EPC碼是：1001111010110010，放入格式化字符串的形式下成為了：
    (1)(0011)(1101)．(011)．(0)(0)．(10)=1．3D．3．00．2即成為EPC域前綴名。
    即該1 6位E P C代碼的P M L域名地址為1．3D．3．00．2．epc．objid．net。
    有了格式化字符串的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換功能，EPC電子標(biāo)簽代碼可唯一且一一對(duì)應(yīng)地轉(zhuǎn)化成PML域名地址。
3．3 存儲(chǔ)與查詢(xún)功能
    由于不同的廠商或商品在種類(lèi)、數(shù)量、需求量以及關(guān)注程度上都有所不同，如果每次檢測(cè)標(biāo)簽時(shí)均向PML服務(wù)器提取信息，不僅會(huì)由于PML服務(wù)器的數(shù)據(jù)過(guò)大而降低提取效率，同時(shí)在傳輸過(guò)程中也容易有所延遲與損耗。因此Savant中間件軟件系統(tǒng)需存儲(chǔ)一定量的簡(jiǎn)單信息伴隨EPC的具體信息，以便上層應(yīng)用軟件的讀取，提升數(shù)據(jù)讀取效率。
    本文選擇FIFO(先進(jìn)先出)的存儲(chǔ)方式進(jìn)行有限存儲(chǔ)空間的利用。
    對(duì)于FIFO的實(shí)現(xiàn)，基本上是做結(jié)構(gòu)體的向前移位操作，將在結(jié)構(gòu)體數(shù)組中位置為i的結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部數(shù)據(jù)完整地賦值給位置為i-1的結(jié)構(gòu)體。對(duì)于最后位置的結(jié)構(gòu)體，團(tuán)PM-1位置，則是最新的賦值，而對(duì)于原始的第一個(gè)結(jié)構(gòu)體，即0位置，會(huì)被覆蓋。這個(gè)過(guò)程并不是一直無(wú)限進(jìn)行下去，會(huì)有一個(gè)接口控制變量來(lái)決定是否進(jìn)行移位。
3．4 接口控制功能
    在Savant中間件軟件系統(tǒng)中，需要加入接口模塊與外部情況加以聯(lián)系。如圖3所示。

    該接口模塊不僅接收諸如PML服務(wù)器所傳輸?shù)暮烷喿x器所傳輸?shù)男盘?hào)，同時(shí)為上層應(yīng)用軟件提供讀取信息的標(biāo)志字，并且對(duì)Savant軟件系統(tǒng)的內(nèi)部模塊進(jìn)行控制。
    在Savant中間件軟件系統(tǒng)的內(nèi)部模塊之間也存在著相互控制的情況，需確定對(duì)外部情況進(jìn)行聯(lián)系的外部控制字以及關(guān)系到信息在系統(tǒng)內(nèi)部傳輸?shù)膬?nèi)部控制字。
3．5 帶接口控制的整體Savant中間件軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    加入有效的控制字后，Savant中間件軟件系統(tǒng)的功能變得完整，可以完成所需的過(guò)濾、解析、暫存等功能。依照前文所述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部功能模塊，本文畫(huà)出了Savant中間件軟件系統(tǒng)所集成的文正邏輯系統(tǒng)。如圖4所示。

    圖4(a)邏輯程序塊的主要任務(wù)集成了過(guò)濾功能與解析功能，當(dāng)完成過(guò)濾后，確定該電子標(biāo)簽代碼有效，即可進(jìn)行解析操作，不需要在過(guò)濾與解析功能之間添加其他控制變量或控制信息。在完成圖4(a)模塊后，需要向PML服務(wù)器輸出解析后的PML域名地址信息，并等待PML服務(wù)器返回該電子標(biāo)簽相應(yīng)商品的具體信息，即進(jìn)入圖4(b)程序模塊所代表的存儲(chǔ)環(huán)節(jié)。由于本文采用的FIFO存儲(chǔ)模式，需要在新的商品信息存儲(chǔ)之前，調(diào)整存儲(chǔ)空間中已有信息的位置，所以當(dāng)圖4(b)程序模塊結(jié)束后，具體信息首先暫存在Savant中間件軟件系統(tǒng)的另外開(kāi)辟的存儲(chǔ)緩沖區(qū)，并應(yīng)當(dāng)加入存儲(chǔ)控制字，當(dāng)該控制字有效后，存儲(chǔ)空間進(jìn)行FIFO調(diào)整，然后從另外開(kāi)辟的存儲(chǔ)緩沖區(qū)中取出待存儲(chǔ)的信息存放至FIFO存儲(chǔ)空間的最后位。以上即是Savant中間件軟件系統(tǒng)的邏輯控制，三部分的邏輯控制流程圖如圖5所示。

4 結(jié)語(yǔ)
    完成了Savant中間件軟件系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)與編程設(shè)計(jì)之后，在軟件平臺(tái)上利用testbench文件對(duì)這些模塊進(jìn)行驗(yàn)證檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的savant中間件軟件系統(tǒng)能對(duì)EPC電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地處理。