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。
![](../img/eep/emb/emb-51372dry2gy0u0t3.jpg)
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。
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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。
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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
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