基于ZigBee技术的物流监控设计

GPSGR-87模块发送数据采用异步串行方式。字符长度为8位，1位停止位，无奇偶校验位，波特率为9 600 b／s。其中，波特率是进行串行通信的一个关键参数，为确保串行通信的成功，通信双方必须使用相同的波特率。如果传输速率的误差超出允许的范围，将产生接收数据的错码和漏码，从而导致整个通信的失败。
2．5 RFID模块
终端采用泰格瑞德公司研制的RFID FR1001读写器。FR1001读写器是主要面向消费类市场的产品，它能以HF读写器同样的价格水平和体积提供完整的UHF读写器功能，可支持主要的UHF RFID标准，并支持读写、抗冲突等操作，同时提供用户API函数库。
上位机的请求或设置指令通过GPRS模块发送到CC2530进行集中处理，然后采集相应的RFID数据，这样，快递就能被实时监控了。一旦RFID查询不到快递上贴的标签号，则表明该快递已经遗失。
2．6 扩展的FLASH接口
为了更好地管理信息，系统中还增加了一个日志功能，能够查询近期的所有操作。由于ZigBee内部的51单片机的内存不能满足车载终端日志的存储量，因而需要外加一个FLASH来存储操作日志。
2．7 报警电路
如果上位机通过GPRS发送命令查询物品的标签号或者经纬度坐标，读取不到该物品的信息或者物品的位置不在指定的地理区域内，则会报警提醒工作人员注意。图5所示为系统报警电路。

3 关键技术分析
由于CC2530只有两个串口，所以，本设计利用SPI接口主设备可以与多个从设备同步通讯的特性，使用CC2530作为主设备，GPS、RFID和FLASH作为从设备来完成数据的交换。
ZigBee的协议架构是建立在IEEE 802．15．4标准之上的，基于Z-stack协议栈，底层中是各个设备的驱动程序，如GPS、GPRS、RFID、报警电路等模块的驱动程序。应用层用于完成各个模块的应用信息处理，如GPRS、GPS数据的解析等。
3．1 SPI接口
SPI接口由SDI(串行数据输入)、SDO(串行数据输出)、SCK(串行移位时钟)和CS(从使能信号)四种信号构成。CS决定了唯一的与主设备通信的从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由SDO输出，SDI输入，数据在时钟的上升或下降沿由SDO输出，在紧接着的下降或上升沿，由SDI读入，这样，经过8／16次时钟的改变，就可以完成8／16位数据的传输。
考虑到GPS可以隔一定时间采集一次位置信息，因此，GPS的串口与SPI接口可进行切换，SPI接口用于主控器与FLASH之间的通信，或者与RFID读写器之间通信。当GPS工作时，CPU的UART串口接到GPS的接口上，用于采集位置数据；当CPU需要存储信息时，CPU将该接口切换为SPI，与FLASH进行数据传输；当RFID模块工作时，CPU通过SPI接口采集RFID读取的标签信息。
3．2 Z-Stack协议
Z-Stack采用操作系统的思想来构建，可采用事件轮循机制。当各层初始化之后，系统进入低功耗模式；当事件发生时，唤醒系统，开始进入中断处理事件；结束后，继续进入低功耗模式。如果同时有几个事件发生，则判断优先级，逐次处理事件。这种软件构架可以极大地降级系统的功耗。整个Z-stack的主要工作流程，大致可以分为系统启动、驱动初始化、OSAL初始化和启动、进入任务轮循等几个阶段，图6所示为Z-stack系统流程图。

系统上电后，首先执行硬件的初始化，初始化完成之后，执行函数开始运行OSAL系统。事先应当安排好GPS、GPRS、RFID、报警事件的优先级。该任务调度函数按照优先级检测各个事件是否就绪。如果存在就绪的任务，则调用相应的任务处理函数去处理该事件，直到执行完所有就绪的任务。而如果任务列表中没有就绪的任务，则可使处理器进入睡眠状态实现低功耗。

4 结语
将ZigBee技术与GPS、GPRS、RFID等通信技术相结合设计的车载终端系统简单可行，体积小、功耗低，运行稳定。结合上位机软件，并根据快递对应的标签号，不仅可以管理快递，而且每个用户都可以登录系统查看快递的具体地理位置，在心中有个大致印象，从而给人们的生活习惯带来便利。