基于RFID超市智能库架管理系统设计

无线射频识别技术RFID技术与互联网、通讯技术相结合可应用于物流、制造、公共信息服务等多个行业，RFID在零售业也得到了广泛的应用，而且进展得最快。针对大型超市的库架管理提出了基于RFID超市智能库架管理系统。将射频卡贴在货物上，所有货物信息都被存储在仓库的中央计算机里，与该货物有关的信息都能在计算机里查到。阅读器和天线放在仓库的进出口，无线中继终端按需布置，组成一个无线传感网络。当货物进出库架时，放置在进出口的阅读器会读出贴在货物上射频卡的信息并通过无线传感器网络传送至管理中心，这样管理中心可以实时地了解到货物的进出，掌握货物的销售情况，适时地调整进货的品种和数量。有助于解决零售业两个最大的难题：商品脱销和损耗。同时，消费者也可以不必在收银台前排队，直接推着装满商品的小车出门，门口的计算机自动打印购物清单，改善购物环境，提高企业的竞争力。

1 射频识别技术(RFID)简介

RFID技术是利用无线电波采进行通讯的一种非接触式自动识别技术。射频识别系统一般由3部分构成：应答器、阅读器和后台数据库应用软件。其基本原理是通过读头和粘附在物体上的标签之间的电磁耦合或者电感耦合来进行数据通讯以达到对标签物品的非接触式自动识别。由阅读器发送指令给天线，由天线发送无线电波“扫描”射频标签，射频标签接到信号后将数据信息返回成无线电波的形式，再由天线接收后解码成计算机可以使用的数据。

2 系统的整体框架设计

针对大型超币的智能库架管理的特点，系统主要包括：RFID识别系统、无线传感器网络、RFID识别系统与无线终端的交互。

2．1 RFID射频识别系统

阅读器的主要功能是通过天线对应答器进行数据读写操作，与上位机进行通信，其一般含有射频模块、控制单元以及与应答器连接的耦合元件。此外，阅读器还有附加的接口以便将所获得的数据传输给另外的系统。

阅读器硬件系统主要由4部分构成：接口电路、控制单元、射频模块、天线组成，见图1。

图1 硬件系统构成框图

Fig．1 The hardware system structure

上位机通过接口电路与阅读器的控制单元连接，向控制单元发送读／写卡等命令，接收来自控制模块的数据与操作报告。控制单元与射频模块相连，在控制单元上运行的主程序根据具体情况控制射频模块操作。射频模块对数据进行调制后通过天线发送至应答器，并对从天线上接收的应答器返回信号进行解调。

阅读器射频模块采用复旦微电子公司的FM1725非接触式IC卡芯片，其完成数据调制、解调的功能，对射频调制信号进行整流和发射。FM1725芯片内部的发送器部分不需要增加有源电路就能直接驱动近操作距离的天线，同时接收器部分提供了一个可靠的解调和解码电路。其数字处理部分将并行的数据转换成串行，支持检查产生的帧、产生并检查奇偶和CRC校验以及位编码和处理。此外，FM1725还提供了一个SPI兼容接口，其并行接口可以直接与8位MCU 相连。

阅读器的控制单元采用ATMEL公司生产的高性能8位单片机AT89S52，其主要负责运行读写卡片的程序，提供FM1725芯片的控制信号，通过RS232接口完成与上位机或网络的数据通信。该单片机片内含8K字节Flash只读程序存储器，其空间大小足够将驱动及控制FM1725射频芯片的程序写入，无需再外接其他外存储设备，简化了电路设计，提高了电路可靠性。

射频卡片采用无源的Mifare标准IC卡MF1 IC$50，卡片内有8K位EEPROM，它是数据的存储载体，通过阅读器的天线对其进行数据的读写操作。

基本操作流程见图2。用户先通过阅读器将信息写入MF1 IC$50卡片内，当有MFIIC$50卡片进入阅读器的天线工作范围内时，卡片被激活，阅读器发送读数据信号给卡片，卡片根据接收到的读数据信号将存储单元中指定的数据通过天线发送至阅读器，阅读器再将数据通过RS232接口发送至上位机或网络。

图2 基本操作流程

Fig．2 The basic operation procedure

2．2 无线传感器网络

无线传感器网络由部署在监测区域内的许多个无线传感器网络节点组成，其目的是协作地感知、收集和处理传感器网络所覆盖的地理区域宗感知对象的信息，并通过Ad hoc方式传递给观察者 。

2．2．1 传感器节点

无线传感器网络节点主要完成数据采集、处理和传输功能，通常由4个单元组成。见图3。

图3 无线传感器网络节点的构成

Fig．3 The structure of wireless sensor network nodes

无线传感器网络节点中，微控制单元使用的是TI公司的MSP430F19型号单片机，无线传输单元使用的是IntegrationAssociates公司的IA4420芯片

1)微控制单元。TI公司的MSP430