基于RFID 的监管信息系统的设计与实现

0 引言

无线射频识别技术（Radio Frequency Identificati on，RFID）是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取数据信息，识别无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，并可同时识别多个目标对象，操作快捷方便。一般的RFID 系统由电子标签(Tag)、阅读器(Reader)、天线(Antenna)三大部分组成。与现在广泛应用的条形码技术相比，电子标签具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、数据可加密、读取距离远、多目标识别和可重复使用等优势，因而它比条形码的应用范围更广，使用更方便。目前，RFID技术已经广泛应用于动物身份标识、门禁管制、仓储物流管理、航空行李分拣和高速公路自动收费等领域。在检验检疫监管信息平台中，为确保输港澳的所有动物都是受监控和符合质量要求的，而传统的动物身份标识容易丢失信息，不易读取识别，因此运用RFID 技术可以为每个动物个体提供唯一的身份认证，记录动物的谱系背景以及其在整个生命周期中的饲养履历，并可追踪到运输、加工、销售等下游环节的相关信息，从而形成一条详尽的产、供、销信息链，为动物管理及食品溯源追踪发挥重要作用。作者简介:张宗平(1977-)，男，广东南雄人，理学学士，广东出入境检验检疫局信息中心工程师。主要研究方向为：DSS 系统相关及OLTP 业务系统建设、维护，嵌入式系统应用技术等。

检验检疫监管信息系统以“高性能嵌入式微处理器＋RFID读写模块＋GPRS/CDMA无线模块” 的系统架构取代了传统的监管信息系统设计方案，此方案虽然硬件成本稍高，需要高性能嵌入式微处理器来支持嵌入式操作系统，但可以实现丰富协议接口，便于移植和向高端系统应用升级，同时更加便于数据采集与远程监控的实现。这样不仅可以利用ARM 芯片丰富的片内、片外资源简化系统硬件结构，更为方便的是，可以通过运行嵌入式操作系统来实现丰富协议接口，减小实际应用的开发难度且便于向高端系统应用升级。

1 硬件结构

本系统选用SAMSUNG 公司的S3C44B0X 处理器，该处理器是一款ARM7 系列的处理器，工作频率66MHz，片上集成8KB cache、存储控制器、LCD控制器、4通道DMA、2通道UART 、1 通道I 2C、1 通道I2S、5 通道PWM 定时器、1 通道内部定时器、看门狗、8 通道10 位ADC、71 个通用IO 口（复用）、8 通道外中断源、RTC 和片上时钟产生器。重要的是，这块芯片含有非常丰富的片上资源，几乎所有常用的芯片级总线结构都有对应的硬件控制器，在做外围扩展时非常方便；66MHz 的工作主频对应的信号上升时间在2ns 左右，对应的集总模型尺寸分界点为60cm，而实际设计中最大板子的尺寸为17cm×11cm， 因此不用过多的考虑分布效应的影响，减少了设计的难度。图1 是检验检疫监管信息系统的总体硬件结构图。

图1 无线现场查验系统的总体硬件结构图

其中，FLASH采用的是SST 公司的SST27SF010 片子，因为系统的需要并不是很高，1M对于系统与Boot Loader 的装载已经能完全能满足需要了。系统初始化及Boot Loader 存储在FLASH 中，系统开机从0x000000 地址开始执行，动态存储设备选用的是现代公司的57V 系列的HY57V641620。考虑到系统不需要很大动态存储空间，所以选用的是8M 大小的片子。本系统USB 模块采用SL811HS 芯片，它有两种工作模式HOST/SLAVE。模式的改变是由该芯片27 脚M/S 的电平值决定，可以通过软件设置来改变。当置M/S 脚为低电平时，它是HOST 模式，可以直接控制打印机；当置M/S 脚为高电平时，它是SLAVE 模式，可以下载PC 的最新资料，同时可对充电电池充电。系统通过USB 接口连接RFID 读写器模块，读写器模块选用TRF7960 型号的USB 接口RFID 读写器模块，模块的参数如表1 所示，通过读写模块，实现对电子标签信息的读写功能，同时配置GRPS 或CDMA 模块，可以将有变化的数据及时上传到服务器中，确保RFID 标签的数据与数据库服务器中的数据同步更新。

2 软件平台

2.1 嵌入式操作系统uClinux

uClinux 的系统构架与标准Linux 的架构是完全一致的，它集成了标准Linux 操作系统的稳定性、强大网络功能和出色的文件系统等主要优点。但是由于没有MMU，无法使用处理器的虚拟内存管理技术，因此，uClinux 采用实存储器管理策略，通过地址总线对物理内存进行直接访问。

2.2 µCLinux 内核功能设计

GPRS/CDMA 的网络连接是无线数据终端的基础功能，它是通过PPP(点对点协定)协议来完成的。PPP 是在串行连接的数据链路实现IP 以及其他网络协议的一种机制。嵌入式Linux 的网络体系结构继承了Linux 网络系统具有稳