基于RFID、GPS、GPRS的物流追踪系统的研制

载终端的结构组成如图2所示。

2.1.2 GPS模块设计分析

为了满足高精度定位的要求，物流追踪车载终端采用NEO-5Q GPS模块接受定位信息。由瑞士u—Blox公司推出的采用最新的第五代定位引擎u—Blox 5，该模组具有50个通道的u—Blox引擎，100多万个有效相关器，能够同步追踪GPS和Galileo的导航卫星信号，热启动和辅助启动首次定位时间小于1秒。同时支持AssistNow Online和AssistNow Office等A—GPS功能。

该GPS芯片工作电压的范围为2.7～3.6 V，在实际设计中采用AMS117—3.3为其提供3.3 V稳定电源。其定位数据支持NMEA-0183协议和UBX二进制。如图3所示为GPS模块电路原理图。

NEO-5Q的TXD引脚和RXD引脚分和STM32F103RBT6的RXD2和TXD2连接在一起。该模块支持UART、USB、I2C和SPI接口的数据输入输出，其中UART默认波特率为9 600，8位数据位，无奇偶校验位。NEO-5Q能够提供达4 Hz的定位跟新速率，其定位跟新速率和定位数据输出格式均可使用软件进行设置。在本设计考虑到实用性和低功耗的原则，设置其定位跟新速率为1 Hz，输出协议为NMEA-0183，输出格式为GPRMC(建议使用最小GPS定位信息)。GPS芯片在搜索到有效卫星情况下，还能够为系统提供精确地授时服务。

2.1.3 GPRS模块设计分析

车载终端选用的GPRS通信模块是西门子的MC52i，该模块是一款双频的GSM/GPRS模块，内嵌TCP/IP协议栈;具有快速GPRS技术，该模块体积小、重量轻、功耗低，支持数据、语音、短信息和传真等功能，AT命令控制符合GSM07.05，工作频率在900/1 800 MHz。

MC52i支持的电压范围是3.3～4.4 V，电流消耗在睡眠状态是3.0 mA，在闲置的状态下是10.0μA，在通话状态下电流消耗是300 mA，最高时可达到2.0 A，在掉电状态下电流仅为100μA。功率在900 MHz时是2 W，在1 800 MHz时是1 W。数据特征为CSD最大达到14.4 kbps、USSD、不透明模式。该模块使用方便具备电源接口，1.8 V/3.0 V SIM卡接口，全双工UART接口，TTL输出，50欧姆天线连接器。

MC52i的TXD引脚和RXD引脚分和STM32F103RBT6的RXD和TXD连接在一起。该模块支持UART接口的数据输入输出，其中UART默认波特率为9 600，8位数据位，无奇偶校验位。

2.1.4 RFID模块设计分析

RFID模块主要是采用通道式读写器和电子标签通信的方式，检查电子标签的变动信息，将电子标签的变动信息传输到CPU，进行数据分析处理后通过GPRS模块将需要传送的信息传送到监管平台。

RFID标签，也称智能标签，由于其一系列优点，正得到越来越广泛的应用。通常是由印刷层、芯片层与底层构成。芯片层在印刷层与底层之间，是标签的核心部分，芯片层不能承受印刷压力，因此通常的做法是先印好印刷层，做好底层，再与芯片层复合。智能标签是一种非接触式的自动识别技术，识别工作无须人工干预。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，与条形码相比，智能标签是可擦写的，非接触性的，可同时读取，数据存储容量大，且包含的是单个产品的信息。按照频率划分，包括125 kHz、13.56MHz、9.15MHz、2.45 GHz、5.8 GHz。本系统采用的是一种无源RFID H4006芯片。其基本性能如下：工作频率范围为10～15兆赫兹，通常选用13.56 MHz来进行身份识别。片内有一个64位可编程存储器，可用于存储相关信息。H4006的信息传输方式采用负载调制，编码为密勒码，数据传输速率为26 484波特(亦可为其他速率，但需预先选定)。由于H4006内含谐振电路和电源滤波电容，因而使用更方便。H4006在无线方式下为只读存贮卡，其编程采用在线编程方式。

RFID模块中另一个重要的部分是高频多通道读写器，本系统选用的是捷通的四通道高频读写器，该读写器能够一次识读200个标签，将该读写器装载物流车厢顶部即可，通过485总线的方式与控制器相连接。RFID模块的连接电路图如图4所示。

2.2 物流监管平台设计分析

物流监管平台主要是GPRS接收模块和服务器组成，GPRS模块将接收到的物流信息上传到服务器，服务器进行数据分析后存入数据库，同时服务器也可以接收到客户的访问需求，实时下发信心查询物流车和货物的动态信息。

3 软件设计

该系统的软件部分主要由上位机软件和车载物流终端两部分组成。在此详细介绍车载物流终端的软件设计。

物流车载终端设备在开机后进行初始化，初始化包括GPS初始化、GPRS初始化、RFID初始化3个部分，初始化正常后进入while循环等待上位机的中断请求，当上位机出现中断请求时，控制器采集GPS模块和RFID的数据，通过GPRS模块上传到上位机平台，上位机平台对采集来的数据进行分析处