Eine ausführliche Erklärung von RFID-Systemen und Fallstudien

　　Wir stoßen zunehmend auf Radiofrequenz-Identifikationssysteme (RFID) in unserem täglichen Leben und unserer Arbeit. Von der Bestandskontrolle bis hin zur schnellen Kasse in Supermärkten transformiert diese Technologie viele bestehende Anwendungen und ermöglicht neue. Am Frontend beginnt die "Signalkette" mit kleinen Tags, die an interessierende Einheiten befestigt sind; Tags übertragen Informationen in Form eines Bitstroms an RFID-Leser, die erkennen, wann Tags in bestimmten Bereichen vorhanden sind, und die von ihnen enthaltenen Informationen lesen. Im Backend pflegen und aktualisieren serverbasierte Systeme die Tag-Datenbank, erzeugen Warnungen im Unternehmen oder initiieren andere informationsbasierte Prozesse.

　　Die meisten RFID-Leser verwenden derzeit mehrere Prozessoren, um die Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Typischerweise ist der Signalprozessor mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC) und einem Digital-Analog-Wandler (DAC) verbunden. Anschließend kommuniziert der Netzwerkprozessor mit lokalen oder entfernten Servern zur Informationsspeicherung und -abruf. Dieser Artikel stellt vor, wie diese scheinbar völlig unterschiedlichen Funktionen – Signalumwandlung und Netzwerkverbindung – über einen einzigen Prozessor in ADIs Blackfin-Prozessorreihe verwaltet werden.

　　Zunächst werden wir die RFID-Technologie kurz vorstellen und ihr Potenzial für aktuelle und zukünftige Anwendungen besprechen. Als Nächstes konzentrieren wir uns auf die Funktionen von RFID-Lesern und untersuchen die grundlegenden Softwarekomponenten und Serververbindungen, die auf RFID-Lesern laufen müssen. Abschließend bieten einige Blockdiagramme Vorschläge zur Systemkonfiguration.

　　Heutige Anwendungen und aufkommende Anwendungen

　　RFID-Technologie ermöglicht viele neue Anwendungsarten, indem sie die gleichzeitige Überwachung mehrerer Projekte ermöglicht, ohne dass die Menschen jedes Element "berühren" müssen (wie zum Beispiel Hand-Barcode-Scanner). Anwendungen, die diese automatische Identifikation nutzen können, umfassen verschiedene Bereiche wie Bestandskontrolle, Logistikmanagement, Überwachung und Abrechnung.

　　Heutzutage sind allgegenwärtige universelle Produktcodes für Waren – wie '/em' (UPC) – als eindimensionale (1D) Barcodes erhältlich, die fast jeden öffentlichen Kaufbedarf erfüllen können. Barcodes enthalten relevante Informationen zu den Artikeln, mit denen sie verbunden sind, darunter den vorgeschlagenen Verkaufspreis des Projekts und/oder den Ort und das Herstellungsdatum. 1D- und 2D-Barcodes können ebenfalls verwendet werden, um detaillierte Versanddetails von Artikeln zu verfolgen.

　　Barcodes funktionieren für einzelne Artikel, aber wenn viele Artikel gescannt werden müssen, nimmt die Effizienz des Workflows ab. Zum Beispiel ist es unpraktisch, jedes Stück einzeln auf einer Palette mit Hunderten oder Tausenden von Endprodukten zu öffnen und zu scannen. Aber selbst wenn die gescannten Artikel relativ klein sind, wie zum Beispiel Lebensmittel an der Supermarktkasse, muss die korrekte Ausrichtung zwischen Scanner und gescanntem Etikett hergestellt werden. Noch wichtiger ist, dass es eine Herausforderung sein kann, ein großes Projekt zu bearbeiten, um Barcodes zu finden.

　　RFID-Technologie ersetzt UPC durch EPC (Electronic Product Code) in Form von Bitstreams. Mindestens ermöglicht EPC die automatische Sammlung derselben Art von Informationen wie in Barcodes und Fernzugriff mit minimalem menschlichem Eingreifen. Darüber hinaus kann das EPC, selbst wenn viele identische Artikel existieren, weitere Informationen zu den eindeutigen Kennungen der markierten Artikel enthalten. Außerdem spielt im Gegensatz zu herkömmlichen Barcodes die Ausrichtung des Gegenstands oder die Umgebungsbeleuchtung keine Rolle – sie können den Artikel weiterhin erkennen und verfolgen. Nebel, Dunkelheit und sogar Lagerhauserde spielten keine Rolle mehr.

　　Hier sind weitere Möglichkeiten, RFID-Systeme zu nutzen:

　　In Lebensmitteltabletts und -boxen im Supermarkt ermöglichen sie die Vermögensverfolgung und eine bessere Vermögenspooling. Durch das Schreiben von Etiketten können zusätzliche Informationen (wie Verkaufsdaten) hinzugefügt werden. Zusätzlich kann eine automatische Neuordnung implementiert werden, um den korrekten Bestand im Regal aufrechtzuerhalten.

　　In der Bibliothek können sie verwendet werden, um Materialien automatisch zu veröffentlichen und zurückzugeben, die zuvor einzeln mit Barcodes beschriftet waren, um Scanner zu identifizieren.

　　Auf Kleidungsetiketten können sie die wahre Herkunft des Artikels identifizieren. Durch die Verwendung der Identifikationsnummer des Etiketts kann der Gegenstand authentifiziert oder als Fälschung untersucht werden.

　　In der pharmazeutischen Industrie können sie eingesetzt werden, um gefälschte und minderwertige Waren zu verhindern.

　　Bei Sportwettkämpfen können sie den Fortschritt der Läufer während der langen Läufe genau verfolgen.

　　Überblick über RFID-Systeme

　　RFID verwendet Bitstream-Funkfrequenz (RF)-Übertragung zur Kommunikation, Identifikation, Klassifizierung und/oder Verfolgung von Objekten. Jedes Objekt hat seinen eigenen RFID-Tag (auch als Repeater bekannt). Das gesamte System verwendet einen Tag-Leser, ein Subsystem, das von jedem Tag RF-Energie empfängt. Der Leser verfügt über eingebettete Software zur Verwaltung der Abfrage, Dekodierung und Verarbeitung empfangener Tag-Informationen; Es kommuniziert mit Speichersystemen, die Tag-Datenbanken und andere verwandte Informationen speichern. Abbildung 1 zeigt ein konzeptionelles Diagramm des RFID-Systems.

　　RFID-Leser

　　RFID-Leser stellen Verbindungen zwischen jedem Tag und dem Tracking-/Managementsystem her. Sie gibt es in verschiedenen Formen und Größen, meist klein genug, um an Arbeitsplatten, Stativen oder Wänden montiert zu werden. Je nach Anwendung und Betriebsbedingungen kann es mehrere Leser geben, die bestimmte Bereiche vollständig bedienen können. Zum Beispiel können Lesenetzwerke in Lagern sicherstellen, dass 100 % der Paletten von Punkt A nach Punkt B abgefragt und aufgezeichnet werden.

　　Insgesamt bieten Leser drei Hauptfunktionen: bidirektionale Kommunikation mit Tags, um einzelne Tags zu isolieren; Erstverarbeitung der empfangenen Informationen; und sich mit Servern verbinden, die Informationen mit dem Unternehmen verbinden.

　　RFID-Leser müssen mehrere Tags im jeweiligen Interessengebiet verarbeiten – ein entscheidender Aspekt bei Anwendungen mit vielen Tags auf begrenztem Raum (zum Beispiel mehrere beschriftete Produkte auf zahlreichen Werkspaletten). )

　　Die Hauptherausforderung bei Multi-Reader-/Tag-Szenarien besteht darin, dass Konflikte entstehen, wenn viele Leser anfragen und mehrere Tags gleichzeitig antworten. Die gebräuchlichste Methode, dieses Problem zu vermeiden, ist die Verwendung eines Zeitteilungsmultiplexing-Algorithmus. Man kann den Leser so einstellen, dass er zu verschiedenen Zeiten abfragt, und das Tag kann so konfiguriert werden, dass es nach zufälligen Intervallen antwortet. Es ist klar, dass die Implementierung dieser Funktion in eingebetteter Software zusätzliche Flexibilität bietet.

　　RFID-Transponder ("Tag")

　　RFID-Tags bestehen aus einem integrierten Schaltkreis (IC)-Chip, der eindeutige Informationen über das markierte Objekt speichert (wie EPC-Daten), eine Antenne (meist Leiterplattenmuster), eine vom Leser empfangene Hochfrequenzenergie und die Informationen übermittelt sowie ein Gehäuse mit den Tag-Komponenten. Es ist erwähnenswert, dass der oben genannte Begriff "Objekt" auf viele verschiedene Dinge angewendet werden kann, von Fabrikwaren über Tiere bis hin zu Menschen. Der Abstand vom Tag zum Leser ist eine wichtige Systemvariable und wird direkt von der Kennzeichnungstechnologie beeinflusst. Labels können passiv, aktiv oder semi-aktiv sein.

　　Passive Tags

　　Passive Tags sind die einfachste Art. Die vom Leser gesendete HF-Energie wird speziell mit Strom versorgt; sie haben keine integrierten Batterien, daher können sie günstig, mechanisch robust und sehr klein sein (zum Beispiel etwa in der Größe eines Thumbnails). Passive Tags haben jedoch eine begrenzte Reichweite von Leser zu Tag, da die empfangene Leistung von ihrer physischen Nähe zum RFID-Leser abhängt.

　　Die Reichweite der Verbindung wird ebenfalls von der gewählten HF-Frequenz beeinflusst. Niederfrequenz-(LF)-Tags verwenden typischerweise den Bereich des Spektrums von 125 kHz bis 135 kHz; Aufgrund ihres begrenzten Verbreitungsradius werden sie hauptsächlich zur Zugangskontrolle und zur Markierung von Tieren eingesetzt. Hochfrequenz-(HF-)Tags arbeiten hauptsächlich im 13,56-MHz-Band mit einer zulässigen Reichweite von mehreren Fuß. Sie werden typischerweise für einfache, eins-zu-eins-Objekte lesen, wie Zugangskontrolle, Laden und das Nachverfolgen tragbarer Gegenstände wie Bibliotheksbücher.

　　UHF-Tags hingegen arbeiten auf Frequenzen von 850 MHz bis 950 MHz und haben eine relativ große Reichweite – 10 Fuß oder mehr. Außerdem können Leser, da die verfügbare Bandbreite größer sein kann, viele dieser Labels gleichzeitig abfragen, anstatt Eins-zu-eins-Tag-Lesungen bei niedrigeren Frequenzen durchzuführen. Diese Funktion hilft, den Bedarf an mehreren Lesern in einem bestimmten Bereich zu minimieren, wodurch UHF-Tags in industriellen Anwendungen für die Bestandsverfolgung und -steuerung sehr beliebt sind. UHF-Tags können jedoch nicht effektiv in Flüssigkeiten eindringen, was ein großer Nachteil darstellt und sie für flüssigkeitsgefüllte Objekte wie Getränke und Menschen weniger nützlich macht. Um diese Artikel zu verfolgen, werden häufig HF-Etiketten verwendet.

　　In einer passiven Label-Lieferantenumfrage von 2004 wurde erwartet, dass der Preis für UHF-Etiketten 2008 16 Cent pro Etikett erreichen würde, gegenüber 57 Cent im Jahr 2003 – wodurch das Etikettieren von Artikeln weiterhin eine kosteneffiziente Methode für die Erfassung von Vermögenswerten und Lagern ist.

　　Semi-aktive Bezeichnungen

　　Wie passive Tags reflektieren halbaktive Tags RF-Energie (anstatt sie zurück an den Tag-Leser zu senden), um Identifikationsinformationen zu senden. Diese Tags enthalten jedoch auch Batterien, die ihre ICs mit Strom versorgen. Dies ermöglicht interessante Anwendungen, etwa wenn das Tag Sensoren enthält. Zusätzlich zu statischen Erkennungsdaten kann jeder Transponder auch Echtzeitattribute wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Zeitstempel übertragen. Indem einfache ICs und Sensoren ausschließlich mit Batterien betrieben werden – ohne den Emitter einzubeziehen – erreichen semiaktive Tags einen Kompromiss zwischen Kosten, Größe und Reichweite.

　　Aktive Tags

　　Durch die Verwendung integrierter Batterien zur Stromversorgung von Tag-ICs (zusammen mit Sensoren) und RF-Sendern gehen aktive Tags noch einen Schritt weiter. Da sie selbstversorgend sind, können sie über einen größeren Bereich von Leser bis Tag (bis zu 100 Meter oder mehr) arbeiten, was auch bedeutet, dass Waren schneller durch den Leser hindurchgehen können als passive oder halbaktive Etiketten. System. Außerdem können aktive Tags mehr Produktinformationen enthalten als EPC-Codes.

　　Nachteilig ist, dass Batterien die Lebensdauer aktiver Tags verkürzen und deren Kosten sowie Größe erhöhen. Aktive Tags arbeiten typischerweise in den 433 MHz und 2,4 GHz industriellen, wissenschaftlichen und medizinischen (ISM) Bändern, die in den meisten Regionen weltweit verfügbar sind. Daher ist das Gleichleben aktiver Tags mit diesen Geräten zu einem erheblichen Problem geworden, da immer mehr drahtlose Verbraucherprodukte in 2,4-GHz-basierten 802.11- und Bluetooth-Modulen ® erscheinen.

　　Softwarearchitektur für RFID-Leser

　　Nachdem wir die Grundfunktionen der RFID-Leser eingeführt haben, betrachten wir nun, wie der Leser mit dem Blackfin-Konvergierenden Prozessor implementiert werden kann. Die drei Elemente der RFID-Leser-Softwarearchitektur sind: Backend-Serverschnittstelle, Middleware und Frontend-Tag-Lesealgorithmen. Obwohl sie unterschiedlich sind, können all diese Elemente der Softwarearchitektur gleichzeitig auf einem einzelnen Blackfin-Prozessor laufen.

　　Backend-Server und Verbindungen

　　Typischerweise enthalten RFID-Leser eine Netzwerkkomponente – zum Beispiel kabelgebunden Ethernet (IEEE 802.3), drahtloses Ethernet (IEEE 802.11a/b/g) oder ZigBee ™ (IEEE 802.15.4) –, die ein einzelnes RFID-Leseereignis mit einem zentralen Server verbindet. Ein zentraler Server betreibt Datenbankanwendungen mit Funktionen wie Abstimmung, Nachverfolgung und Speicherung. Viele Anwendungen verfügen außerdem über "Alarm"-Funktionen (Auslöser zur Neuordnung von Lieferketten- und Bestandsmanagementsystemen oder Alarmalarme für Sicherheitsanwendungen).

　　Übrigens bauen Leser auf Hochleistungs-Embedded-Prozessoren herum, die μClinux (auch uClinux) ausführen, die klare Vorteile gegenüber denen bieten, die bei der Kommunikation mit Backend-Servern nicht vorhanden sind. Das Vorhandensein eines leistungsstarken TCP/IP-Stacks und die Verfügbarkeit von SQL-Datenbank-Engines verringern die Hauptintegrationsbelastung während der Entwicklung erheblich.

　　Middleware

　　Der Begriff Middleware, der in RFID verwendet wird, hat einige andere Definitionen als in anderen eingebetteten Systemen. Im Bereich RFID fungiert Middleware als Software-Umwandlungsschicht zwischen dem Frontend-RFID-Leser und dem Backend-Unternehmenssystem. Middleware filtert Daten vom Leser und stellt sicher, dass keine mehrfachen oder fehlerhaften Daten gelesen werden. In frühen RFID-Systemen lief Middleware auf Servern, aber heute findet RFID-Datenfilterung meist auf Lesern statt, bevor sie durch das Unternehmensnetzwerk gesendet wird. Diese zusätzliche Funktionalität ist ein weiterer Vorteil, den eingebettete Prozessoren in diesen Anwendungsbereich bringen.

　　Das Vorderteil des Lesers

　　Die filternde und transformationsintensive Signalverarbeitung des Systems erfolgt am Ende des Frontlesers, was Geräte mit einer starken Signalverarbeitungsleistung erfordert, wie sie typischerweise mit Blackfin-Prozessoren assoziiert wird.

　　A/D- und D/A-Konverter: Da wir nun die allgemeine Bedeutung von RFID-Systemkomponenten kennen, konzentrieren wir uns auf die Konnektivität aus der Perspektive von RFID-Lesern. Zur Kommunikation mit Tags bilden Mixed-Signal-Frontend-ICs (MxFE ®) eine interessierende Schnittstelle.

　　Das MxFE-Bauelement ist ein universelles Mittelbereichs-Subsystem, das A/D- und D/A-Wandler, rauscharme Verstärker, Mischer, AGC-Schaltungen und programmierbare Filter umfasst. Der Ausgangsstrom der I&Q-Daten ist direkt mit dem parallelen Port des Prozessors verbunden. Die MxFE IC-Serie von ADI bilden die leistungsstärksten Schmalbandempfänger und sind damit ideal für RFID und andere Anwendungen.

　　Abbildung 2 zeigt ein Blockdiagramm eines typischen MxFE-Bauelements.

　　Blackfin-Prozessoren für RFID-Anwendungen

　　Blackfin-Prozessoren bieten eine Verbindung sowohl zu kabelgebundenen als auch zu drahtlosen Netzwerken. Einige Prozessoren (wie ADSP-BF536 und ADSP-BF537) verfügen über 10 Base-T / 100-Base-T Ethernet MACs auf dem Chip. Auf der drahtlosen Seite können alle Blackfin-Prozessoren direkt mit 802.15.4 ZigBee- und IEEE 802.11-Chipsätzen über SPI ®- und SPORT-Peripheriegeräte verbunden werden. Es kann eine Übertragung mit Leitungsgeschwindigkeit erreichen, ohne die gesamte Prozessorbandbreite zu verbrauchen.

　　Zusätzlich verfügen Blackfin-Prozessoren über parallele Peripherieschnittstellen (PPIs), die wie oben erwähnt direkt mit ADCs und DACs verbunden werden können. Einige Blackfin-Prozessoren verfügen über zwei PPIs, die Systemfunktionen weiter erweitern können – zum Beispiel ermöglichen sie es, Kameras mit RFID-Lesern zu verbinden. Über RFID-Anwendungen hinaus sind diese Blackfin-Funktionen besonders attraktiv für 1D- und 2D-Barcode-Anwendungen, da Blackfin Systemsteuerung, Vernetzung und Bildverarbeitung auf demselben Gerät durchführen kann.

　　Für RFID-Anwendungen reicht in der Regel die einmalige RFID-Leser, die das Tag abfragen, für PPI aus. Zunächst wird der PPI im Übertragungsmodus konfiguriert, wobei der Prozessor die digitale Sequenz an den DAC sendet. Die gesendete Sequenz wird in ein analoges Signal umgewandelt, dann hochgewandelt und gesendet, um den lokalen RFID-Tag zu aktivieren/zu wecken, gefolgt von einer Antwort. Inzwischen wird PPI als Empfänger in einer kleinen Anzahl von Prozessorsystem-Taktpulsen umkonfiguriert (siehe EE-Note 236), wie in Abbildung 3 gezeigt. So kann das heruntergefahrene RF-Signal vom ADC abgetastet und direkt in Blackfin eingeblendet werden. In diesem Diagramm wird die Zeit zwischen jedem Empfangsintervall (Rx) und Sendeintervall (Tx) im Systemtaktzyklus gemessen. Die verstrichene Zeit ermöglicht es, dass das gesendete Signal den Tag erreicht und der Tag die Antwort übermittelt.

　　In einigen RFID-Anwendungen kann der Blackfin-Prozessor selbst als Server dienen – zum Beispiel, wenn Big-Data-Speicherung und Datenbankbetrieb nicht benötigt werden. Stellen Sie sich zum Beispiel vor, ein älterer Elternteil trägt ein Armband mit einem Etikett, das im Haus überwacht werden kann. Wenn innerhalb der festgelegten Intervalle keine Anzeichen von Aktivität festgestellt werden, können Überwachungsstellen registrierte Freunde oder Verwandte alarmieren.

　　Die Softwarekomponenten, die die Blackfin-RFID-Leseinfrastruktur ausmachen, sind auf der Blackfin.uClinux.org-Website zu finden. Das Produkt enthält Treiber, die für Schnittstellen mit Mixed-Signal-Frontend-ICs erforderlich sind, sowie DMA-Treiber, die beim Datentransport im System sehr nützlich sind. Ein auf μClinux basierender Netzwerkstack und eine SQL-Datenbank-Engine sind ebenfalls verfügbar. Aus Systemsicht können weitere Funktionen (wie die 802.11-WLAN-Karte, der USB-USB-Stick und die CompactFlash-Kartenschnittstelle) sehr schnell in Blackfin-Geräte integriert werden. Für weitere Informationen siehe bitte http://blackfin.uclinux.org.

　　Beispiel für ein RFID-System

　　Verdrahtetes RFID-System

　　Die häufigste Anwendung von RFID ist das Asset Management, das Palettenbewegungen innerhalb von Lagern verfolgen kann, indem es Lagerbestände reduziert, Lieferfehler beseitigt, die Verteilungslogistik verbessert und Lagerbestände minimiert. RFID-Systeme in großen Lagerhäusern können die Bewegung von mit Waren beladenen Paletten vom Eintritt ins Lager bis zum Abgang verfolgen. Solche Systeme basieren auf festen RFID-Lesern im gesamten Lager sowie an ein- und auslaufenden Transportpunkten.

　　Um kabelgebundene Infrastruktur zu vereinfachen, sind Power over Ethernet (PoE)-Netzwerke die ideale Wahl für diese Anwendungsbereiche. IEEE 802.3a/f PoE verarbeitet Netzwerksysteme in leistungsschwachen Anwendungen. Das PoE-System (wie in Abbildung 4 dargestellt) besteht aus Netzteilgeräten (PSE) und Netzteilgeräten (PD). PSE versorgt die Ethernet-Leitungen mit Strom, während PD (für diesen Zweck) den Netzwerkprozessor und seine umliegenden Komponenten konvergiert. PoE empfiehlt eine maximale Kabellänge von 100 Metern, die für viele eingebettete RFID-Anwendungen geeignet ist, da sie relativ mobil ist und die Kosten für die Installation traditioneller Wechselstromverkabelung und -steckdosen eliminiert.

　　Neben RFID-Erfassungssoftware benötigen Netzwerkprozessoren, die eingebettete RFID-Anwendungen unterstützen, auch ausreichende Leistung und Integration, um komplexe mehrschichtige IP-Stacks zu verarbeiten. Der ADSP-BF537 Blackfin-Prozessor – einschließlich eines 10-Base-T / 100-Base-T Ethernet MAC – ist ein hervorragendes Beispiel für diese Integration. Zum Beispiel bieten viele Ethernet-PHY-Geräte Zustandspins mit der Möglichkeit, bei Zustandsänderungen zu unterbrechen. Diese Funktion ist nahtlos mit der Blackfin-Interrupt-Funktionalität integriert und erzeugt ein leistungsfähiges, energiesparendes System.

　　Kostengünstiges drahtloses RFID

　　Handscanner, die für Anwendungen wie Gabelstaplerscanner oder tragbare Geräte geeignet sind, können keine kabelgebundenen oder PoE-Operationen ausführen. Drahtlose Protokolle wie IEEE 802.11b/g ermöglichen es RFID-Lesern, sich mit drahtlosen Zugangspunkten zu verbinden, wie in Abbildung 5 dargestellt. Blackfin-Prozessoren können über serielle oder parallele Schnittstellen mit dem 802.11-Chipsatz verbunden werden. Zusätzlich unterstützen diese Prozessoren aufgrund ihrer Rechenleistung sowohl separate MAC- als auch vollständige MAC-802.11a/b/g-Implementierungen. Beispielsweise kann die Systemintegration einer CompactFlash 802.11b-Karte eine vollständige MAC-Schnittstelle über den asynchronen Speicherport von Blackfin erfordern. Split-MAC-Implementierungen verwenden üblicherweise SPORT- oder SPI-Schnittstellen – die untere MAC-Adresse befindet sich auf dem drahtlosen Chipsatz, während die obere MAC-Adresse innerhalb der Blackfin-Software läuft.

　　Während Stack- und Verarbeitungsanforderungen problemlos auf Einzelkernprozessoren bewältigt werden können, testen drahtlose Anwendungen die Grenzen zwischen Leistung und Stromverbrauch. Dynamische Energiemanagementfunktionen mit kostengünstigen Konvergenzprozessoren (wie dem ADSP-BF531) ermöglichen das Energiemanagement und bieten skalierbare Leistung entsprechend Anwendungsanforderungen. Diese dynamischen Energieverbrauchsmodi sind darauf ausgelegt, flexible Leistungs- und Stromkonfigurationen für nahezu jedes Netzwerksystem zu bieten.

　　Hochleistungssysteme

　　In neuen Anwendungen koppelt RFID-Technologie sich mit anderen Geräten wie biometrischen Sensoren oder CMOS-Bildsensoren. Wie in Abbildung 6 gezeigt, wird RFID bei fortgeschrittenen Anwendungen der Sicherheitsautorisierung und Personalzugangskontrolle mit Bildanalyse kombiniert, um sicherzustellen, dass in einer sicheren Umgebung nicht nur N Personen im Raum sind, sondern alle "autorisiertes Personal".

　　Die Rechenanforderungen dieser Anwendungen sind sehr geeignet für die Handhabung von Dual-Core-Fusionsprozessoren wie dem ADSP-BF561. Zusätzliche Prozessorkerne verdoppeln nicht nur effektiv die Rechenlast, die das Gerät bewältigen kann; Es bietet auch einige überraschende strukturelle Vorteile, die nicht sehr offensichtlich sind.

　　Traditionell verwenden Dual-Core-Prozessoren diskrete und oft unterschiedliche Aufgaben, die auf jedem Kern laufen. Zum Beispiel kann ein einzelner Kern alle steuerbezogenen Aufgaben übernehmen – wie Netzwerke, Schnittstellen mit großem Speicherplatz, RFID-Erfassung und allgemeine Flusskontrolle. Dieser Kern ist auch der Ort, an dem sich das Betriebssystem oder der Kernel befinden könnte. Der zweite Kern kann derweil für die hochintensiven Verarbeitungsfähigkeiten der Anwendung reserviert werden. Zum Beispiel könnte der Videoverarbeitungsteil eines menschlichen Erkennungsalgorithmus auf dem zweiten Kern laufen, und die resultierenden Pakete könnten an den ersten Kern zur Übertragung über Netzwerkschnittstellen weitergeleitet werden.

　　Der Dual-Core-ADSP-BF561 verfügt über zwei Hochgeschwindigkeits-L1-Befehls- und Datenspeicher (jeweils lokal) sowie gemeinsamen L2-Speicher zwischen den beiden Kernen. Jeder Kern kann gleichermaßen auf verschiedene Peripheriegeräte zugreifen – Videoanschlüsse, serielle Anschlüsse, Timer und so weiter. Wie oben erwähnt, verwaltet ein Kern des ADSP-BF561 RFID-Erfassungs- und Netzwerkkomponenten, während der andere Kern einem Bildklassifikationssystem gewidmet sein kann, das in Echtzeit Erkennung, Klassifizierung und Verfolgung von Objekten ermöglicht.

　　μClinux

　　Das μClinux-Betriebssystem ist eine beliebte Wahl, die die Netzwerkkonnektivität – die größte Softwarekomponente in Kartenlesern – sowie die wichtigsten Anforderungen an Robustheit und Standardkonformität unterstützt. Beim Lesen von RFID-Tags ist es unerlässlich, sicherzustellen, dass Echtzeitanforderungen erfüllt sind. Da der μClinix-Scheduler nicht strikt in Echtzeit ist, kann er durch den ADEOS-Echtzeit-Scheduler ersetzt werden, der μClinux-Interrupts sicher blockieren kann, bis die kritische Echtzeitverarbeitung abgeschlossen ist. Das bedeutet, dass Frontend-Kartenleser-Software in Echtzeit aus der ADEOS-Domäne ausgeführt werden kann, während Middleware und Backend-Server-Schnittstellen in traditionellen μClinux-Umgebungen laufen können. Diese Aufteilung bietet den Nutzern eine harte Echtzeitkontrolle über ihre Anwendungen und ermöglicht gleichzeitig den Zugang zu allen Vorteilen von Open-Source-Software. Für weitere Informationen zu μClinux oder ADEOS siehe bitte die BlackfinμClinuxWiki.

　　Abbildung 7 zeigt eine ADI MxFE-Evaluierungsplatine, die mit der Blackfin ADSP-BF537 STAMP-Entwicklungsplattform verbunden ist und MxFE-Treibercode, μClinux-Betriebssystem und TCP/IP-Netzwerkstack ausführt.

　　Fazit

　　Wie wir gezeigt haben, benötigen RFID-Anwendungen keine dedizierten Signalprozessoren mehr für ADC/DAC-Schnittstellen und Mikrocontroller für Netzwerke. Die Blackfin-Serie Fusionsprozessoren können Netzwerke und Steuerung übernehmen und bieten ausreichend Leistung für Konverterschnittstellen und Mustererkennungsalgorithmen. Dies wiederum führt zu kostengünstigeren Baustücken und einer schnelleren Markteinführung für die nächste Welle von RFID-Anwendungen.