第四章 雛型系統設計與建置
第一節 軟硬體選擇與介紹
Google Nexus7
RFID 標籤
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一、移動式 RFID 設備
目前市面上常見的的 RFID 讀取器有三種如後選設備所列，UHF 和 HF 的
RFID 讀取器價格貴，且需另外搭配移動裝置如手機或平板電腦等；市面上可以 找到內建 NFC 的移動設備如手機和平板電腦，NFC 辨識距離雖不及 RFID 的 HF 和 UHF，但 NFC 傳輸速率快(如表 4-2 所示)且相容於 RFID 的 HF，在這樣的情 況下基於經濟上的考量，在選擇設備上購買有 NFC 的移動設備，比購買兩組設 備(RFID 讀取器和移動裝置)便宜。故選擇有 NFC 功能的移動裝置。
表 4-2：候選無線射頻技術辨識距離和傳輸速率比較 無線射頻技術 RFID HF RFID UHF NFC
辨識距離 約 10cm ~ 1.5m 約 15 ~ 60m 約 10cm 以下 傳輸速率 約 25 kbps 約 30 kbps 約 106 ~ 424kbps
資料來源：本研究整理 二、具有 NFC 的移動設備
而在選擇具有 NFC 的移動設備方面，依移動設備的作業系統區分，目前市 面上三大作業系統分別為 iOS、Android，和 Window8，又由 Apple 公司出品的 i 系列移動裝置目前沒有內建 NFC 功能，所以能考慮的剩下兩個，而 Windows8 作業系統目前市占率又比 Android 低，在考量網路上開發者社群支援、官方文件 的豐富性，以及市面上程式開發工具書的數量後，選擇 Android 系統。
Android 系統由 Google 公司開發，市面上常見具有 NFC 的移動設備(包括智
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慧型手機和平板電腦)廠牌，有 ASUS 的 PadPhone、Sony 的 XPERIA 系列智慧型 手機，還有 Google 的 Nexus 系列移動設備。Nexus 系列目前分別有手機(Nexus4) 和平板電腦(Nexus7 和 Nexus10)，為減少在雛形系統開發時遇到無法預期問題的 可能性(如 Android 系統與其他廠商所開發的移動裝置衝突)，本研究不考慮其他 廠牌做的 NFC 移動設備，並選擇 Nexus 系列移動設備，在本研究進行實作前採 購時，Nexus4 和 Nexus10 在國內無法購得，故選擇 Nexus7(圖 4-1)。
圖 4-1：Nexus7 資料來源：本研究整理 三、RFID 標籤
選擇移動式 RFID 設備後，就決定了標籤的選擇，NFC 無法讀取 UHF RFID 標籤，但相容於 HF RFID 標籤，為避免在實作時產生額外無法預期的問題，故 選用 NFC 標籤；不過經過實際使用捷運站單程票(HF RFID 標籤，如圖 4-2 的 B)
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測試，NFC 確實可以讀取與修改標籤中特定資料欄位，本研究另外採購 NFC 標 籤如圖 4-2 中的 A 所示。
圖 4-2：RFID 標籤 資料來源：本研究整理 四、伺服器
目前實驗室能做為伺服器的設備有大型伺服器(如圖 4-3 的 A)和桌上型電腦
(如圖 4-3 的 B)，考慮雛型系統不會對電腦造成運算與儲存上太大負擔，使用大 型伺服器太過浪費，故選擇桌上型電腦作為架設伺服器的設備，其規格如表 4-3 所述。
A：NFC 標籤 B：捷運單程票
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圖 4-3：伺服器 資料來源：本研究整理
表 4-3：實驗設備桌上型電腦規格
CPU AMD Athlon™ 64 Processor 3000+ (1800 Mhz) 主機板 ASUS A8N-E
記憶體 Transcend DDR 400 1G 兩條 硬碟 Western Digital 160G
資料來源：本研究整理
貳、軟體與工具
軟體與工具部分在移動式 RFID 設備需要撰寫程式，在後端系統需要部屬伺 服器，如：DNS 伺服器、網頁伺服器，和資料庫，這裡針對本研究會使用到的 軟體與工具作選擇介紹，相關軟體與工具選擇參考表，說明以下分述：
A：大型伺服器 B：桌上型電腦
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PhoneGap Java DNS 伺服器 BIND
Dnsmasq BIND 網站開發工具
RoR PHP Python
RoR
(Ruby on Rails) 資料庫 MySQL
MongoDB MongoDB 資料來源：本研究整理 一、移動式 RFID 設備程式開發程式語言
本研究選擇的實驗設備為 Nexus7，能在此設備上開發的程式語言有兩種，
一為 Android 作業系統上開發的原生程式語言 Java，另一為 PhoneGap，使用
HTML、CSS，和 Javascript 等開發網站的程式語言，透過 PhoneGap 能將寫好的 程式部屬到不同移動式設備上。
兩個開發程式語言都有完整的官方文件支援，本研究撰寫的程式會用到移動 式設備上的 NFC 裝置，PhoneGap 在操作 NFC 上需額外安裝官方插件(Plug-in)，
而安裝是否成功的關鍵在於還是要懂 Android 系統上 Java 撰寫的方法，而在程 式操作 NFC 的相關官方文件，Android 系統較 PhoneGap 豐富，故本研究在移動 式裝置上開發的程式語言，選擇 Android 系統的原生開發程式語言 Java。
二、DNS 伺服器
BIND(Berkeley Internet Name Domain)目前 Internet 上被廣泛使用的 DNS 伺
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服器軟體，目前由 ISC(Internet Systems Consortium)負責更新與維護；Dnsmasq 為小型 DNS 伺服器軟體，用以服務小規模的網路。
本研究需要使用 DNS 伺服器作為 ONS，並使用 NAPTR 記錄提供解析 URI 的功能，在 Dnsmasq 使用 NAPTR 記錄功能方面，缺乏官方文件說明，網路上也 較難找到相關的教學，而 BIND 因為在 Internet 上被廣泛使用，其相關資料與其 設定和操作方式在網路上較易取得，為了雛形系統開發的方便性，本研究選擇
BIND 軟體作為建置 DNS 伺服器。
三、網站開發工具
Ruby 和 PHP 是在伺服器端執行的直譯式程式語言；使用 Ruby 開發網站，
目前在網路上只有一套網站開發框架(Web Framework)稱作 Ruby on Rails(以下簡 稱 Rails)，使用 Rails 開發網頁有兩個特色，分別為減少重覆撰寫程式碼，和利 用 Rails 的撰寫程式慣例提高程式可讀性與維護性，增加寫程式的生產力；另外 在 PHP 語言有非常多的網站開發框架，其中 Zend 為官方所推崇，兩種開發框架 除了使用的程式語言不同外，對於雛形系統開發上來說其實差異不大；因 Rails 可提高程式開發的生產力，故本研究選擇 Rails，作為網站伺服器開發的框架。
四、資料庫
候選資料庫部分有兩個，一為關聯式資料庫，代表為 MySQL，另一為 NoSQL 資料庫，代表為 MongoDB；以 MongoDB 來說資料庫中的集合(Collections)，並 不會限制文件(Documents)的綱目(Schema)，使得在資料儲存上有彈性，在相同集
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合中的文件，其儲存資料的欄位並不會被限制，也就是說相同文件中的欄位組合 數量不一定都一致，且相同文件中的相同欄位名稱，其儲存的資料形態也可以改 變；另外 MongoDB 中的資料建模(Data Modeling)方式，建立應用程式中物件之 間的關聯性，透過這種方法可以做出類似關聯式資料庫中資料表間相互的關係狀 態。基於 NoSQL 資料庫使用上的彈性，以及可建立類似關聯式資料庫的資料表 關係的方式，本研究選擇使用 MongoDB。