基于红黑树的RFID标签文件系统的设计与优化

发布时间：2017-04-13 10:55

  本文关键词：基于红黑树的RFID标签文件系统的设计与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物联网的快速发展与RFID标准的制定,使得RFID技术得到普及与发展,推动了嵌入式系统的发展,也促进了日常生活的智能化和便捷化。在RFID技术发展的过程中,出现了各种特色电子标签,由于无源电子标签识别距离短、安全性较差等缺点,使得有源电子标签在未来具有更多的潜力。2012年国家相关部门颁布了2.45GHz有源RFID空中接口协议国家标准-GB/T 28925-2012,其中文件系统作为空中接口协议标准的重要组成部分,它的设计与实现影响着整个电子标签的性能。本文通过对RFID技术和嵌入式文件系统的分析,按照标准中规定的文件系统功能要求,设计和实现了RFID标签文件系统。为了进一步提高读写文件数据的实时性,结合红黑树算法的高效搜索特性,对标签文件系统进行了实时性优化。首先,本文对RFID技术和当前流行的各种文件系统进行了深入研究,选择技术较为成熟的FAT文件系统作为设计模型,按照空中接口协议标准中对文件系统的功能要求,设计和实现了精简的RFID标签文件系统。其次,为了实现RFID标签文件系统中读写速度进一步提高的目标,通过总结现有的嵌入式文件系统提高读写速度的方法,本文提出了一种利用红黑树对标签文件系统进行实时性优化的方案。该方案在分析FAT表发现有大量连续的空闲数据块和连续的已占用数据块的事实基础上,建立了表示连续数据块的结点模型,结合红黑树这种高效的索引结构,通过将连续数据块作为红黑树结点信息的方法,设计出了空闲区红黑树和占有区红黑树。上述优化方法使得文件操作需要的数据块信息在已建立的红黑树上进行查找即可,很好的提高了数据读写的速度,实现了RFID标签文件系统实时性优化目标。最后,搭建实际应用系统,在阅读器和标签实现通信的前提下,本文对文件系统的基本操作功能进行了验证。在此基础上对经过红黑树、B树优化的标签文件系统和优化之前的标签文件系统三者进行了实验对比分析,测试实时性的提高。
【关键词】：RFID标准 标签文件系统 红黑树 实时性
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 自动识别技术研究现状11
• 1.2.2 RFID标准现状11-13
• 1.2.3 嵌入式文件系统研究现状13-14
• 1.3 研究目标与主要工作14
• 1.4 整体结构和章节安排14-16
• 第2章 RFID系统简介与文件系统原理及红黑树算法研究16-35
• 2.1 RFID系统简介16-20
• 2.1.1 RFID系统组成16-18
• 2.1.2 RFID系统的工作原理18-20
• 2.2 文件系统原理研究20-28
• 2.2.1 文件系统基础20-21
• 2.2.2 文件系统的层次结构模型21-22
• 2.2.3 Linux文件系统22-25
• 2.2.4 Windows文件系统25-27
• 2.2.5 常见的嵌入式文件系统27-28
• 2.3 红黑树综述28-34
• 2.3.1 红黑树的定义28-29
• 2.3.2 红黑树的插入和删除操作29-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 RFID标签文件系统的设计与实现35-45
• 3.1 FAT32文件系统简析35-36
• 3.2 RFID标签存储区逻辑架构36-37
• 3.3 标签文件系统的设计与实现37-44
• 3.3.1 用户区数据组织结构37-38
• 3.3.2 文件系统的整体架构38-39
• 3.3.3 文件系统的目录项与属性39-42
• 3.3.4 文件系统操作流程42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 基于红黑树的RFID标签文件系统的实时性优化45-55
• 4.1 红黑树性能分析45-49
• 4.1.1 红黑树的查找效率45-46
• 4.1.2 红黑树的优点分析46-49
• 4.2 RFID标签文件系统的实时性优化49-54
• 4.2.1 文件系统的实时性49-50
• 4.2.2 RFID标签文件系统的实时性问题50-51
• 4.2.3 运用红黑树对标签文件系统进行实时性优化51-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 性能测试和结果分析55-66
• 5.1 概述55-56
• 5.2 测试环境56
• 5.3 测试流程及结果56-64
• 5.3.1 文件基本操作测试56-60
• 5.3.2 基于红黑树的RFID标签文件系统的实时性优化测试60-64
• 5.4 实验结果分析64-65
• 5.5 本章总结65-66
• 第6章 总结与工作展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 工作展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间从事的科学研究工作及取得的成果73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 薛世帅;刘丹;徐展;李建红;;有源RFID标签安全文件系统的设计[J];计算机工程与应用;2014年24期

2 段卫国;赵佳;;基于C++的数据采集器的设计与实现[J];电子设计工程;2013年05期

3 张海洋;;红黑树在Linux虚拟内存区域管理中的应用[J];宿州学院学报;2010年08期

4 叶新栋;唐志强;涂时亮;;AVL树在FAT文件系统中的应用与研究[J];计算机应用与软件;2010年08期

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本文编号：303421