用ARM11和RFID技術(shù)打造的智能物流管理系統(tǒng)參考設(shè)計

物流在整個企業(yè)的供應鏈中占有非常重要的比重。通過RFID的批量識別，實現(xiàn)物流的出庫，入庫，和分揀流程。通過GPS定位系統(tǒng)，實時獲取車輛在途信息。通過服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的實時數(shù)據(jù)分析和報表功能，可能掌握企業(yè)資源的動態(tài)變化。智能物流系統(tǒng)大幅提升整個供應鏈的效率。

1 系統(tǒng)方案

在本設(shè)計中采用固定式RFID的讀卡器來采集信息，由串口發(fā)送至ARM11為核心的數(shù)據(jù)處理終端進行處理。因此該系統(tǒng)分為兩個部分。

第一部分：RFID電子標簽信息的采集，主要是選擇固定式的讀卡器來識別RFID標簽信息并發(fā)向終端;

第二部分：數(shù)據(jù)采集，該部分以ARM11為核心處理器的數(shù)據(jù)處理終端，在終端上搭載Linux操作系統(tǒng)，并安裝有數(shù)據(jù)庫SQLite和QT/E來進行數(shù)據(jù)的采集和存儲。

2 實現(xiàn)模塊

本系統(tǒng)的實現(xiàn)依賴于以下4個功能模塊：1)RFID信息的采集;2)串口數(shù)據(jù)的實時讀取;3)SQLite數(shù)據(jù)的操作;4)Qt/E用戶界面的設(shè)計。

2.1 RFID電子信息的采集

2.1.1 RFID電子標簽

RFID電子標簽分為被動標簽(Passive tags)和主動標簽(Aetlve tags)兩種。主動標簽自身帶有電池供電，讀/寫距離較遠，同時體積較大，與被動標簽相比成本更高，也稱為有源標簽。被動標簽由閱讀器產(chǎn)生的磁場中獲得工作所需的能量，成本很低并具有很長的使用壽命，比主動標簽更小也更輕，讀寫距離則較近，也稱為無源標簽。一般來說，無源標簽是取代條形碼標簽的主要發(fā)展方向，有源標簽因為其長距離識別的優(yōu)勢，主要應用于大型的高速運動物體的標識識別之上。如機動車的跟蹤和識別、動物或人類身份的跟蹤和識別。

下面主要是以無源標簽為例介紹其原理和性能的。

RFID電子標簽由天線和專用芯片組成，天線是存塑料片基上鍍上的銅膜線圈，在塑料基片上還嵌有體積非常小的集成電路芯片，在這個集成電路芯片中有高速的射頻接口，控制單元，EEPROM 3個模塊組成。如圖1所示。

2.1.2 電子標簽識別系統(tǒng)

一個真正的RFID電子標簽識別系統(tǒng)至少應包含電子標簽、閱讀器、數(shù)據(jù)處理和存儲的設(shè)備以及系統(tǒng)軟件。通常閱讀器與電腦相連，所讀取的標簽信息被傳送到電腦上進行下一步處理。閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當標簽進入這一定頻率的射頻信號磁場時產(chǎn)生感應電流從而獲得電能，產(chǎn)生電壓供給電子標簽內(nèi)集成電路工作，并通過自身的RFID電子標簽天線發(fā)送出自身編碼等信息，由閱讀器接收天線接收讀取并解碼后送至電腦主機進行相關(guān)處理。

2.1.3 射頻讀卡模塊

本設(shè)計采用的讀卡器是TX125系列射頻讀卡模塊。TX125系列非接觸IC卡射頻讀卡模塊采用125K射頻基站。當有卡靠近模塊時，模塊會以韋根或 UART方式輸出ID卡卡號，用戶僅需簡單的讀取即可。該讀卡模塊完全支持EM、TEMIC、TK及其兼容卡片的操作。

數(shù)據(jù)格式：6字節(jié)數(shù)據(jù)，高位在前，格式為5字節(jié)數(shù)據(jù)+1字節(jié)校驗和(異或和)。例如：卡號數(shù)據(jù)為0B00D5FOC7，則輸出為0x0B 0x00 0xD5 0xF0 0xC7 0xE9(校驗和計算：0x0B^0x00^0xD5^0xF0^0xC7=0xE9)。第一個字節(jié)0x0B一般是廠家碼。中間4個字節(jié)0x00 0xD5 0xF0 0xC7是卡片的序列號。一般卡片上印刷的都是10進制碼。例如：001402807213 61639。上面的數(shù)據(jù)可以通過轉(zhuǎn)換得到。轉(zhuǎn)換方式如下：將中間4個字節(jié)卡號0x00D5F0C7轉(zhuǎn)換為十進制，即得001402807;將卡號的第二字節(jié)0xD5轉(zhuǎn)換為十進制，即得213，將卡號的最后兩字節(jié)0xF0C7轉(zhuǎn)換為十進制，即得61639。

在串口方式下，可工作存主動與被動模式。主動模式：當有卡進入該射頻區(qū)域內(nèi)時，主動發(fā)出以上格式的卡號數(shù)據(jù)。被動模式：CLK的下降沿觸發(fā)卡號的輸出，格式為以上數(shù)據(jù)格式。操作方法為：在準備讀取卡號之前，打開串口中斷并啟動超時定時器(80 ms)，將一直保持高電平的CLK置低電平，產(chǎn)生下降沿并一直保持低電平，等待卡號數(shù)據(jù)接收，若接收到卡號后存儲待用，若在等待過程中無數(shù)據(jù)接收，且超時定時器已經(jīng)溢出，則表示本次讀取卡號失敗;無論成功與失敗最后都將CLK重新置高電平，進入待機以便下一次讀取卡號。

串口通訊協(xié)議，就是讀卡模塊以何種格式把讀取到的卡號發(fā)送出來。TX125支持韋根接口和串口兩種協(xié)議。UART接口一幀的數(shù)據(jù)格式為：1個起始位、 8個數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗位、1個停止位。波特率可選擇9 600 bps或者19 200 bps。在本設(shè)計中連接6 410網(wǎng)關(guān)設(shè)備的/dev/tty SAC1串口設(shè)備，選擇設(shè)置波特率為9 600。

采用多線程的方式等待RFID刷寫讀卡器，主要函數(shù)：pthread_create (th_kb，NULL，KeyBoardPthread，0);pthread_creat (rf_ rev，NULL，RFIDRevPthread，0)。建立兩個線程，第一個是以鍵盤輸入的方式讀寫RFID信息，第二個線程的功能是監(jiān)控串口/dev /ttySAC1中的信息，已實現(xiàn)實時的捕捉刷寫RFID標簽信息。

2.2 串口數(shù)據(jù)的實時讀取

在linux操作系統(tǒng)中，對外設(shè)的訪問往往都是使用open()函數(shù)，以打開文件的方式讀取數(shù)據(jù)。在本設(shè)計中對串口數(shù)據(jù)的瀆取也正是通過open()函數(shù)打開/dev/ttySAC1這一串口驅(qū)動文件，獲取由讀卡器發(fā)送給ARM11主核心板的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)函數(shù)為open(/dev /ttySAC1，O_RDWR | O_NOCTTY)，標志位為O_RDWR | O_NOCTTY，意義是系統(tǒng)以可讀寫的方式打開文件，如果欲打開的文件為終端設(shè)備時，則不會將該終端當成進程控制終端。

在打開串口文件之前，我們要對串口進行相應的設(shè)置，具體步驟有以下幾步：串口屬性的設(shè)置，保存原先串口配置，激活選項，設(shè)置波特率，設(shè)置字符大小，設(shè)置校驗，設(shè)置停止位，設(shè)置最少字符與等待時間，清楚串口緩沖，激活配置。設(shè)置由以下結(jié)構(gòu)體實現(xiàn)：

成功打開驅(qū)動文件后，需要做的就是使用read()函數(shù)來讀出讀卡器發(fā)送的信號，以判別貨品的類型，將其信息準確的存入到數(shù)據(jù)庫。 Read()函數(shù)的函數(shù)原型為read(int fd，void*huf，size_t count)，read()實現(xiàn)的功能是從參數(shù)fd所指的文件傳送count個字節(jié)到buf指針所指的內(nèi)存中。讀出的數(shù)據(jù)將存入buf中，作為識別 RFID標簽的依據(jù)。