基于VXI总线的RFID空中接口协议测试系统设计

李 东

（襄阳职业技术学院电子信息工程学院，襄阳441021）

基于VXI总线的RFID空中接口协议测试系统设计

李 东

（襄阳职业技术学院电子信息工程学院，襄阳441021）

RFID测试技术对加速RFID技术的普及与推广起着关键作用，而RFID空中接口协议的一致性测试是RFID测试技术领域的一个重要环节。根据RFID空中接口的相关要求，提出了RFID空中接口协议一致性自动测试系统的完整硬件框架，系统的频谱分析仪RSA3308A和信号发生器E4438C都通过以太网络的并联连接方式连接起来，并支持VXI－11 Rev.1.0协议规范。对软件模块中的系统功能和应用功能分别进行了分析。最终开发的自动测试系统，成功应用于多款读写器和标签的空中接口协议一致性测试，并通过手动测试结果验证了自动测试方法的正确性。

RFID无线射频识别；空中接口；VXI总线；协议一致性；自动测试；架构

1 引 言

RFID技术逐步融入日常生活的方方面面，协议一致性测试的范围也越来越广，测试条目逐渐增加，测试工作量也会不断增大。开发RFID协议一致性自动测试系统对于提高测试效率、节约测试成本等具有重要意义。本文设计一个针对RFID空中接口协议一致性的自动测试系统，该系统具有开放的接口，通用的测试方法，简单的操作流程以及可扩展性强的优点。

2 相关概念

RFID空中接口，指的是RFID设备之间的数据传递和对话过程。其中RFID设备包括读写器和标签，所以将空中接口说得更通俗一点就是读写器和标签之间的对话方式和无线信息传递过程［1］。

空中接口协议的一致性指的是读写器和标签等RFID设备的通信方式和通信过程是否符合协议当中的规范［2］。ISO/IEC 18000－6C协议给出了860MHz到960MHz频段的RFID 设备空中通信规范，ISO/IEC18047－6C协议规定了RFID设备空中通信的测试方法规范，系统是对860MHz到960MHz频段的RFID设备的空中通信过程进行测试。基于以上两个协议，可以总结得到RFID空中接口协议一致性的测试环境、测试方法、测试步骤和测试结果分析方法等。

3 系统架构

RFID空中接口协议一致性自动测试系统架构首先决定于选取的数据传输总线技术。VXI总线是计算机操纵的模块化自动仪器系统，经过十几年的发展，它依靠有效的标准化，采用模块化方式，实现了系列化、通用化，以及VXI总线仪器的互换性和互操作性［3］。VXI总线仪器和系统已为世人普遍接受，并已成为自动仪器系统发展的主流［4］。

基于VXI总线接口协议规范文件VXI－11 Rev.1.0（TCP/IP仪器协议规范）［5］，RFID空中接口协议一致性自动测试系统的架构组成包括被测试对象、可程控仪器和连接方式几个方面，图1给出了系统硬件架构图［6］。首先，被测试对象标签或者读写器不用选择，连接方式决定于用户对数据传输速度的要求。本系统中，由于需要在不同的服务器上对测试系统进行操控，所以选择以太网络连接的方式，而且相对于其它几种连接方式，以太网连接的速度是最快的。可程控仪器主要是指用于分析信号的频谱分析仪和用于产生仿真读写器信号的信号发生器。系统硬件架构图中频谱分析仪RSA3308A和信号发生器E4438C都通过以太网络的并联连接方式连接起来，并与控制计算机相连，二者均需要支持VXI－11 Rev.1.0协议规范。

图1 系统硬件体系结构图

RFID空中接口协议一致性自动测试系统开发的首要关键问题是让可程控设备能够读懂用户通过上位机传输的指令语句，而上位机和程控设备之间的数据传输过程是一个复杂的协议解释过程，它们之间的对话方式如图2所示。

图2 上位机和频谱分析仪连接

上位机通过软件开发工具开发的程序界面控制测试的开始和结束。当测试开始之后，应用程序发送一系列指令给底层，这些指令通过底层的仪器驱动器IO Library传送给VISA翻译成标准的VXI规范语言，通过TCP/IP传输给频谱分析仪的VXI总线接口。接口总线收到消息之后，会通过仪器驱动器通知频谱仪的分析软件去操作［7］。如此循环，完成所有从上位机传输过来的命令语句。

4 系统软件设计

软件结构包含三部分，输入输出接口软件、仪器驱动软件以及应用软件，如图3所示。

图3 虚拟仪器的软件体系结构

RFID测试系统软件平台的模块结构大体可以分为三个层面，自底向上依次为设备层、测试层和数据层［8］。设备层主要完成测试设备的管理和测试数据的采集，向测试层提供I/O接口。测试层主要完成测试项目的管理和测试项目的运行，向数据层提供测试数据接口。数据层主要完成测试数据的处理和分析评估功能。

在VC环境下，选择MFC作为测试系统应用软件的界面开发工具［9］。根据ISO－IEC18047－6C对读写器和标签参数测试标准的规定，设定测试流程，实现自动操作。对于不同的被测对象，我们调用不同的测试程序模块，整个系统应用软件的设计框图如图4所示。

5 系统测试情况总结

基于VXI总线技术的标准规范文件VXI－11Rev.1.0，可以设计RFID标签协议一致性自动测试系统的硬件连接图如图5所示。该图中，利用信号发生器充当读写器仿真器，发送查询指令信号，而频谱分析仪用来捕获RFID空中接口信号，并进行相关的结果分析。

图4 应用软件设计框图

图5 标签测试硬件连接图

系统针对各款读写器，根据实验室条件，对欧姆龙和CSL两款读写器的协议一致性参数进行了自动测试，并且对欧姆龙的若干标签的协议一致性进行了自动测试，得到的结果与手动测试结果一致。而且克服了肉眼识别不了捕获波形包含标签信号的缺点。表1是欧姆龙测试的数据对照。

表1 读写器参数自动测试与手动测试

通过表1可以看出，标签参数的自动测试相对于手动测试通过率要高，这主要是由于标签信号比较微弱，肉眼无法分辨造成的。读写器参数的测试对照结果相同，这表明自动测试系统不仅提高了测试速度，还得到了更高的测试正确率。

6 结束语

随着无线通信技术产业的高速发展，RFID技术在全世界范围内的应用越来越广泛。在我国，RFID在各个方面的迅速发展和应用在不久的将来就会到来。RFID空中接口协议一致性自动测试系统的设计是RFID测试系统开发的一个基础。该自动测试系统的设计不仅从根本上清晰给出了测试的整个软件设计流程和模块图，而且指明了基于虚拟仪器和总线结构的RFID测试系统的开发方法。协议一致性测试作为RFID测试的一项重要内容，在RFID的实际应用过程当中，必将发挥重要的作用。

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Design of RFID Air Interface Protocol Test System Based on VXIBus System

Li Dong
（Xiangyang Vocational and Technical College，Xiangyang 441021，China）

RFID test technology plays a key role in speeding up the popularization and promotion of RFID technology.The test of RFID air interface protocol is an important part of RFID test technology.According to the relevant requirements of RFID air interface，a complete hardware framework of the test system for RFID automatic air interface protocol conformance is put forward，spectrum analyzer E4438C and signal generator RSA3308A，supporting the VXI－11 rev.1.0 protocol specification，are connected via Ethernet network in parallel connection mode.In this paper，the system function and application function in the software module are analyzed respectively.Ultimately，the automatic test system is successfully used in air interface conformance test for several readers and tags and the correctness is validated bymanual test results.

RFID；Air interface；VXIbus；Protocol Conformance；Automatic Test；Framework

10.3969/j.issn.1002－2279.2015.06.024

TN98

B

1002－2279（2015）06－0090－03

李东（1975－），男，湖北省南漳县人，硕士研究生，讲师，主研方向：计算机网络/物联网/网络安全。

2015－01－19