基于嵌入式Linux的便携式RFID信息采集与处理系统

射频识别（RFID">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相关数据，识别过程无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID">RFID技术在许多领域得到应用，如停车场管理、集装箱运输管理系统等。在大多数应用中，只要求有固定的阅读器，但在某些特殊系统中(如集装箱运输管理系统)，不仅要求有固定的阅读器，而且还要求有手持式读卡器。
　　TagMaster AB公司是世界知名的RFID">RFID读卡器制造商。它提供性能优良的固定式阅读器，也提供一种手持式阅读器。手持式读卡器由Caiso公司的工业级PDA（Personal Digital Assistants）和TagMaster AB公司的S1510组成。PDA虽然功能强大，但有如下缺点：(1)提供的触摸屏输入方式过于精细，不适合工作人员现场操作；(2)TFT液晶显示屏在强光下显示效果差，耗电量大，并且在低温下（0℃以下）无法工作，因此不适合室外工作；(3)采用Microsoft公司的商用系统WinCE，成本高。

　　本文介绍一种基于嵌入式Linux的便携式RFID">RFID信息采集与处理系统。它采用高性能的32位ARM920T系列微处理器、8键的键盘及OLED显示屏，结合S1510实现了对电子标签卡信息的采集、处理及实时显示，很好地解决了上述问题。

　　1 系统组成

　　系统采用Atmel公司的AT91RM9200 32位高性能处理器、TagMaster公司的S1510及OLED显示模块等实现电子标签卡信息的采集、处理、实时显示及与上位机通信等功能。系统组成如图1。




　　1.1 微处理器

　　系统采用Atmel公司以ARM920T为核心的AT91系列微处理器AT91RM9200。它最高主频可达180MHz，具有先进的节电技术，集成了SDRAM、Flash、红外、USB等接口。系统采用USB（Universal Serial Bus）及红外方式与上位机通信。红外方式采用Agilent公司的HSDL-3602红外收发器实现。

　　1.2 射频识别模块

　　射频识别模块采用瑞典TagMaster AB公司的2.4GHz产品S1510。该模块体积小，专为手持设备设计，可以采集1米内各种电子标签上的数据。它通过USART串口与处理器通信，接口简单，易于硬件实现。为了保证数据的可靠传输，模块与微处理器通信采用TagMaster AB公司开发的应答式串口通信协议ConfiTalk。

　　ConfiTalk协议是一种面向字符的应答式串行通信协议。它每次传输一定长度的数据块（帧），每个帧包含帧头(STX)和帧尾(ETX)。为了提高数据传输的可靠性，每帧又加入了8位的校验位(CS)及地址位(ADR)。帧的结构如图2。



　　MESSAGE代表任意长度的信息。协议规定微处理器发送给S1510的帧为命令帧，返回的帧为应答帧。本系统使用的S1510是TagMaster AB公司的最新产品，它支持基于ConfiTalk协议的MAIL命令方式的数据传输。MAIL命令方式通信也就是把帧中的MESSAGE域统一成四种格式，其中命令帧有MAIL_SEND和MAIL_RECEIVE两种，分别表示S1510接收用户信息和返回卡信息(包括卡号、卡状态和卡存储的数据)，如图3。

　　应答帧有两种：MAIL_SEND的应答帧和MAIL_RECEIVE的应答帧，如图4。





　　图4中，36表示S1510使用MAIL方式处理命令帧和应答帧，而4、5表示S1510命令帧的类型(MAIL_SEND或MAIL_RECEIVE)；Status表示该命令的执行状态（成功或失败）；MAIL_SEND命令帧中的Data域表示用户要进行的操作及参数，如使Data=WRITE：参数：数据，即表示用户要将数据写入电子标签卡；MAIL_RECEIVE的应答帧中的Data域为用户所要求得到的数据。

　　当使用MAIL命令方式读写标签卡时，用户只需要按帧的格式填充各域，然后利用ConfiTalk协议提供的API函数发送到S1510即可。命令清晰明了，大大方便了用户的开发。

　　1.3 OLED显示模块

　　系统采用莱宝科技有限公司的OLED显示模块RGS24128064YW001。有机发光显示器OLED（Organic Light Emitting Display）被誉为"梦幻显示器"。与液晶屏相比，OLED显示屏更轻更薄、可视角度更大，能够显著节省电能，并且在-40℃的低温下仍可以正常工作。RGS24128064YW001具有串行和8位并行数据接口。系统采用8位并行接口与微处理器通信。

　　1.4 SDRAM和Flash及自定义键盘

　　系统采用32位的同步动态随机存储器(SDRAM)作为系统内存，16位的Flash作为不可丢失数据存储器。用户可以通过8键的键盘进行各种操作，如读卡、写卡等。



　　2 系统软件设计

　　系统软件是整个系统的灵魂，其设计的好坏直接影响系统的稳定性和可扩展性等性能。系统设计将软件分为两层结构，如图5所示。最下面一层为操作系统层，主要实现对Linux操作系统的移植和各种设备驱动程序的编写，包括OLED模块、USB Device、红外、键盘等设备驱动程序。上一层为应用程序层，主要实现卡信息显示、键盘扫描、电子标签卡读写、文件传输、时钟以及电池电量检测等功能。