专利名称：一种集成传感器rfid系统及该系统混合模式接口性能测试方法
技术领域：
本发明涉及智能传感器接口性能测试领域，尤其涉及一种集成传感器RFID系统及该系统混合模式接口性能测试方法。
背景技术：
随着今年来传感网在工业应用中得到大力推行，基于IEEE 1451标准的网络化智能传感器，由于具有标准化、集成度高、成本低等优点，得到了专业人士的广泛重视。尤其是适用于混合模式变送器、网络适配器(NCAP)的IEEE1451.4混合模式接口标准的出现，使得越来越多的研究人员和企业投入到混合模式接口研究、设备生产领域内，各种基于标准混合模式接口的智能传感设备不断涌现。该标准通过统一传感器通信接口实现传感器即插即用，支持智能变送器的创建，采用最少存储器容量的设计思想实现智能变送器的简化和部署。为体现更高的性能，保证传感器的输出数据与输入信号的高质量和正确性，IEEE 1451. 4标准使用了相较早期IEEE1451标准更少的通信接口，简化了测量仪器系统的设置和维护。然而，不同的设计方案与制作工艺导致了不同品牌和型号的智能传感设备混合模式接口性能有着显著的差异，并且不同的混合模式接口智能传感设备所标称的接口性能参数都是基于不同的应用需求和测试方法，产品之间的比较缺乏一个统一的基准平台，这就给同类产品性能表现进行有效公正的横向相互比较以及系统集成应用带来了困难。智能传感器接口性能是保障传感器有效输出数据和接收信号的基础。其中，测试 IEEE 1451智能传感器接口性能的关键是测试智能传感器接入时的有效性以及可靠性。目前，对IEEE 1451智能传感器接口性能测试的研究仍然比较空白，而近年来智能传感网络的研究和应用热潮，尤其是RFID传感网络，对智能传感器的接口有着迫切的性能要求。因此，建立一种符合集成智能传感器RFID系统发展趋势所需的接口性能测试方法具有重要的研究意义和前瞻性。
发明内容
为解决上述中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种集成传感器RFID系统及该系统混合模式接口性能测试方法。所述技术方案如下一种集成传感器RFID系统混合模式接口性能测试方法，包括根据单个待测传感器挂接在Ι-wire总线上时的接口性能测试要求，将单个待测传感器通过混合模式接口与集成传感器RFID设备连接；通过逻辑分析仪采集待测传感器接入过程中混合模式接口数字信号，并对该数字信号进行译码处理；将译码信号与智能传感器混合模式接口标准中数字信号传输协议作校验，获得混合模式接口即插即用性能参数，并根据I-wire总线识别URN及读TEDS过程中的命令序列， 判断混合模式接口即插即用是否正常；
对于正常实现混合模式接口即插即用的设备，对译码后信号进行即插即用识读时间测量；对满足即插即用识读成功率测试的混合模式接口进行可靠性测试。一种集成传感器RFID系统，所述系统包括RFID阅读器模块、集成传感器RIFD标签节点模块，所述集成传感器RFID标签节点模块包括智能传感器模块STIM和网络适配器 NCAP ；所述STIM在采集前端集成了智能传感器的混合模式接口，并通过该混合模式接口与NCAP连接；所述NCAP在NCAP信息处理后端融入了无线传感器RF收发单元，用以支持Zigbee 通信从而构建多跳网络；所述RFID阅读器模块包括微处理器、RFID阅读器、天线、电源及其接口 ；其中RFID 阅读器实现对RFID标签的能量输送和通信；所述接口实现与后端监测平台之间的通信。本发明提供的技术方案的有益效果是通过应用即插即用识读速度、识读成功率对混合模式接口进行定量评价，实现了对集成传感器RFID系统混合模式接口性能的有效性测试；通过应用热插拔成功率对混合模式接口进行定性评价，实现了对集成传感器RFID 系统混合模式接口性能的可靠性测试。
图1是集成传感器RFID系统混合模式接口性能测试方法流程图；图2是集成传感器RFID系统混合模式接口性能测试原理图；图3是集成传感器RFID系统图；图4是即插即用性能测试流程图；图5是热插拔性能测试流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述参见图1，本实施例提供了一种集成传感器RFID系统混合模式接口性能测试方法，所述方法包括以下步骤步骤10根据单个待测传感器挂接在总线上时的接口性能，将单个待测传感器通过混合模式接口与集成传感器RFID设备连接；上述待测传感器挂接在总线上时的接口性能是在不改变接口算法和接口挂接设备数量的基础上进行的评价。步骤20通过逻辑分析仪采集待测传感器接入过程中混合模式接口数字信号，并对该数字信号进行译码处理；其译码处理是通过将数字信号上传至主机，通过上位机软件对采集的数字信号进行译码处理。步骤30将译码信号与智能传感器混合模式接口标准中数字信号传输协议作校验，获得混合模式接口即插即用性能参数，并根据I-wire总线识别URN及读TEDS过程中的命令序列，判断混合模式接口即插即用是否正常；所述智能传感器采用IEEE 1451. 4智能传感器，按照l_wire总线的命令序列，依次检查混合模式数字接口识别URN及读TEDS过程中的总线初始化命令、总线主机功能请求命令与总线命令跟随数据等，查看混合模式接口即插即用功能是否正常实现。步骤40对于正常实现混合模式接口即插即用的设备，对译码后信号进行即插即用识读时间测量。步骤50对满足即插即用识读成功率测试的混合模式接口进行可靠性测试；采用静电放电枪分别对传感器模块接口、Ι-wire总线主机接口进行接触放电、空气放电破坏性试验，并采用即插即用有效性测试办法进行独立通讯与联合通讯质量检测， 测试接口热插拔性能。在执行上述步骤10之前还包括在集成传感器RFID系统混合模式接口上连接逻辑分析套件，包括测量线、逻辑分析仪、主机，主机上装有逻辑信号分析软件。参见图2，为集成传感器RFID系统混合模式接口性能测试方法的测试原理，首先通过在集成传感器RFID系统混合模式接口上连接逻辑分析套件，包括LA_Probe_E测量线、 LA6000逻辑分析仪、主机，接口传输信号经测量线、逻辑分析仪、主机，由上位机软件解码获得接口传输信号特征，与信号传输协议作校验获得混合模式接口即插即用性能参数，其次通过对混合模式接口总线上的主机接口和传感器模块接口分别进行静电放电抗扰度试验并进行独立通讯与联合通讯质量检测，获得混合模式接口的热插拔性能评价结果。参见图3，为集成传感器RFID系统，该系统分成RFID阅读器模块和集成传感器 RIFD标签节点模块组成的两层结构，该系统实现对底层现场的数据采集及处理。集成传感器RFID标签节点采用IEEE1451. 4智能传感器混合模式接口技术，可分成智能传感器模块(Smart Transducer Interface Module, STIM)及网络适配器(Networked Capable Application Processor, NCAP)，即混合模式接口总线主机；采用WSN领域中基于IEEE 802. 15. 4的Zigbee网络协议构建一个多跳的自组织网络，WSN网络节点(集成传感器RFID 标签节点模块)集成了无源RFID标签和传感器，分别负责采集物品信息和环境参量；其中， STIM在采集前端集成了 IEEE 1451. 4中的混合模式接口，实现了对传统模拟式传感器的智能扩展；另外，NCAP在NCAP信息处理后端融入了无线传感器RF收发单元，用以支持Zigbee 通信从而构建多跳网络。集成传感器RFID设备中的RFID阅读器模块包括微处理器、RFID 阅读器、天线、电源以及其他接口 ；RFID阅读器能够实现对RFID标签的能量输送和通信，其他接口可以实现与后端监控平台之间的通信。参见图4，是即插即用性能测试流程图，按IEEE 1451. 4智能传感器混合模式接口数据传输协议，测试流程可分成两部分，URN识别与TEDS识别。根据以上设计得到的混合模式接口有效性测试Petri网模型的位置及令牌意义可表示为Pl 逻辑分析仪已经启动；P2 传感器模块已接入，等待5秒；p3 上位机软件zlglogic已采集回波形；p4:解码完成；p5a:搜索 ROM 成功；
p5b 搜索ROM不成功；P6a 校验结果正确，URN值已记入当前表格；P6b 校验结果错误，当前表格已记录为“校验错误”；P7a:匹配 ROM 成功；P7b 匹配ROM不成功；PSa 读应用寄存器成功；PSb 读应用寄存器不成功；P9a:匹配 ROM 成功；
P9a 匹配ROM不成功；PlOa 读数据存储器成功；PlOb 读数据存储器不成功；Plla 校验结果为0，校验正确，基本TEDS、标准TEDS和用户区TEDS已记入当前表格；Pllb 表格当前数组已记录为“读取失败”；P12 识读时间已记入当前表格；P13a:即插即用成功；P13b:即插即用失败。变迁实施意义可表示为tl 按照测试框图连接好混合模式接口总线主机、测量线、逻辑分析仪和主机，启动逻辑分析仪；t2:接入传感器模块；t3 通过上位机软件zlglogic将Ι-wire总线中的波形采集回来；t4 点击工具-插件管理器调出插件管理器对话框，选中Ι-wire总线分析插件，点击设置按钮弹出Ι-wire总线解码设置对话框。设置对话框中信号名称为One-wire，速度为标准或高速，设置完成后点击确定按钮即可完成解码；t5:查询解码结果的开始是否成功实现搜索ROM功能，其中总线主机首先发出复位脉冲“RESET PULSE”，传感器模块发出应答脉冲“PRESENCEPULSE”，然后总线主机发出搜索ROM命令“Search R0M[F0H] ”，最后总线主机依次读入8字节URN ；t6 采用生成多项式x8+x5+x4+l的标准CRC校验方法对URN进行逆校验，其中最后一个字节为CRC校验码，记录校验结果；t7 继续查询解码结果是否成功实现匹配ROM功能，其中总线主机发出复位脉冲 "RESET PULSE”，传感器模块发出应答脉冲“PRESENCE PULSE”，然后总线主机发出匹配ROM 命令“Match R0M[55H] ”，最后总线主机发出8字节URN ；t8:继续查询解码结果是否成功实现读应用寄存器功能，并记录测量值，其中总线主机发出复位脉冲“RESET PULSE”，传感器模块发出应答脉冲“PRESENCE PULSE”，然后总线主机发出读应用寄存器命令“Read Applicati0nRegiSter[C3H]”，总线主机再发出8位数据读取起始地址，最后总线主机读入8字节基本TEDS ；t9 继续查询解码结果是否成功实现匹配ROM功能，其中总线主机发出复位脉冲 "RESET PULSE”，传感器模块发出应答脉冲“PRESENCE PULSE”，然后总线主机发出匹配ROM命令“Match R0M[55H] ”，最后总线主机发出8字节URN ；tlO:继续查询解码结果是否成功实现读应用寄存器功能，并记录测量值，其中总线主机发出复位脉冲“RESET PULSE”，传感器模块发出应答脉冲“PRESENCE PULSE”，然后总线主机发出读EEPROM命令“ReadMemory
”，总线主机再发出8位数据读取起始地址，最后总线主机读入32字节数据，其中包括第一个字节的校验和以及剩下31字节的标准TEDS 和用户区TEDS ；til 对TEDS数据进行校验和逆检验，将校验和字节与基本TEDS、标准TEDS以及用户TEDS各字节不进位相加，记录校验结果；tl2:对解码结果进行时间分析，分析起始时刻为首次复位脉冲开始时，结束时刻为总线主机读入32字节EEPROM数据的末尾时刻，起始时刻与结束时刻的时间差记录为识读时间；tl3 记录测试结果。对待测设备重复上述实验10次，将成功次数占实验次数的比例记入测试报告表格中，并取所有成功实验的识读时间均值作为待测设备的识读速度。参见图5，是热插拔性能测试流程，包括空气放电测试与接触放电测试。空气放电测试步骤包括①将静电枪电压调至士 15KV，选用圆头放电头，采用空气放电模式；②将枪头靠近传感器模块混合模式接口，以正电压对其进行扫描；③将枪头靠近传感器模块接口，以负电压对其进行扫描；④将受静电放电抗扰度试验后的传感器模块接口与未进行静电放电抗扰度的完好总线主机接口连接进行通信，采用即插即用有效性测试方法检验通讯质量好坏；⑤对混合模式接口总线主机的接口重复上述实验，同时与一个未进行静电放电抗扰度试验的传感器模块连接，采用即插即用有效性测试方法通讯检验通讯质量好坏；⑥将受测传感器模块与受测总线主机连接进行通信，采用即插即用有效性测试方法检验通讯质量好坏通讯检验通讯质量好坏。接触放电测试步骤包括①将静电枪电压调至士8KV，选用尖头放电头，采用接触放电模式；②将枪头靠近传感器模块接口，以正电压对接口放电10次，间隔0. ^ ；③将枪头靠近传感器模块接口，以负电压对接口放电10次，间隔0. 5s ；④将传感器模块接口与未进行静电放电抗扰度试验的完好总线主机接口连接进行通信，采用即插即用有效性测试方法检验通讯质量好坏；⑤对总线主机接口重复上述实验，同时与一个未进行静电放电抗扰度试验的传感器模块接口连接，采用即插即用有效性测试方法通讯检验通讯质量的好坏；⑥ 将受测传感器模块与受测总线主机连接，采用即插即用有效性测试方法通讯检验通讯质量好坏。上述操作完成后，若受测的每个接口均通讯正常且通讯过程无异常，则表明混合模式接口通过接口抗扰度试验，即具有带电热插拔能力；反之，则此混合模式接口不具备热插拔能力。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种集成传感器RFID系统混合模式接口性能测试方法，其特征在于，所述方法包括根据单个待测传感器挂接在Iiire总线上时的接口性能测试要求，将单个待测传感器通过混合模式接口与集成传感器RFID设备连接；通过逻辑分析仪采集待测传感器接入过程中混合模式接口数字信号，并对该数字信号进行译码处理；将译码信号与智能传感器混合模式接口标准中数字信号传输协议作校验，获得混合模式接口即插即用性能参数，并根据I-wire总线识别URN及读TEDS过程中的命令序列，判断混合模式接口即插即用是否正常；对于正常实现混合模式接口即插即用的设备，对译码后信号进行即插即用识读时间测量；对满足即插即用识读成功率测试的混合模式接口进行可靠性测试。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合模式接口有效性能测试采用即插即用识读速度与即插即用识读成功率作为评价指标；混合模式接口可靠性测试采用热插拔成功率作为评价指标。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述混合模式接口有效性测试采用 LA6000逻辑分析仪提取即插即用过程接口传输信号，所述数字信号译码处理是通过上位机软件实现。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能传感器采用IEEE1451.4智能传感器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括采用静电放电枪分别对传感器模块接口、Ι-wire总线主机接口进行接触放电和空气放电破坏，并采用所述即插即用有效性测试进行独立通讯与联合通讯质量检测，测试接口热插拔性能。
6.一种集成传感器RFID系统，其特征在于，所述系统包括RFID阅读器模块、集成传感器RIFD标签节点模块，所述集成传感器RFID标签节点模块包括智能传感器模块STIM和网络适配器NCAP ；所述STIM在采集前端集成了智能传感器的混合模式接口，并通过该混合模式接口与 NCAP连接；所述NCAP在NCAP信息处理后端融入了无线传感器RF收发单元，用以支持Zigbee通信从而构建多跳网络；所述RFID阅读器模块包括微处理器、RFID阅读器、天线、电源及其接口 ；其中RFID阅读器实现对RFID标签的能量输送和通信；所述接口实现与后端监测平台之间的通信。
全文摘要
本发明公开了一种集成传感器RFID系统及该系统混合模式接口性能测试方法，通过在集成传感器RFID系统混合模式接口上连接逻辑分析套件，包括LA_Probe_E测量线、LA6000逻辑分析仪、主机，接口传输信号经测量线、逻辑分析仪、主机，由上位机软件解码获得接口传输信号特征，与信号传输协议作校验获得混合模式接口即插即用性能参数，其次通过对混合模式接口总线上的主机接口和传感器模块接口分别进行静电放电破坏性试验，并采用即插即用有效性测试方法重新进行独立通讯与联合通讯质量检测，获得混合模式接口的热插拔性能评价结果。该方法所测试的混合模式接口性能指标主要包括即插即用速度、即插即用成功率、热插拔成功率；上述性能指标能够监测混合模式接口即插即用有效性与可靠性，符合集成智能传感器RFID系统发展趋势所需的接口性能测试要求。
文档编号G06F11/26GK102495779SQ20111037336
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者刘桂雄, 吴斯栋, 洪晓斌 申请人:华南理工大学