无线动物识别和跟踪管理系统的设计

EM4469射频芯片的存储结构
512位的EEPROM存储空间，被分成16个扇区(编号为0-15)，每个扇区有32位(编号为0-31)，读写时按低位优先的原则进行，总是从LSB开始。其中第0和第1扇区由芯片生产厂商定义为只读扇区，芯片的类型、版本、用户代码和唯一序列号(UID)都写在这两个扇区中；第2，3，4三个扇区是内部管理块，用来定义器件的操作选项(辅助管理字段)，它们由密码块、保护字块和配置字块组成；剩下的11个扇区(5-15)是用户可以自由使用的空间(共352位)。EM4469的存储器结构如表1所示。





便携式手持读写器的设计

本系统的便携式手持读写器体积小，携带方便，可以由管理人员带到动物身边读写耳标，主要由天线、射频部分、控制部分以及主机接口四大模块组成。此外，为了方便用户使用，用来显示和输入数据的液晶显示屏和键盘也是不可缺少的。设计原理框图如图3所示。各模块功能介绍如下：





天线：在射频电子标签和读写器之间传递射频信号。本设计中使用PCB天线。
射频芯片：读写器与射频电子标签之间的信息交换通过射频芯片及外围电路实现，本系统使用的射频芯片是EM4095。
控制芯片：控制射频芯片读取耳标中的数据并发送信令给耳标，并控制通过LCD屏幕显示数据以及判断键盘的操作。
主机接口：便携式手持读写器与上位的PC机进行信息交换时，可通过串口和无线通信两种方式完成。
读卡器射频芯片的硬件电路图如图4所示。




系统软件设计
系统软件设计原理及流程图
本系统的主要功能是完成便携式手持读写器对电子射频标签的读写过程。首先初始化单片机串口，发送开射频场的命令，输入要读取(写入)的数据扇区的区号。然后发送读数据(写数据)的命令，判断此命令是否发送完毕，若未发送完就继续发送；若发送结束就判断是否有数据，没有数据则提示错误并返回到初始化的地方，如果有数据就开始接收(写入)。最后判断接收到的数据正确与否，如果正确，则可以进行数据处理；如果错误，则提示错误并返回初始化。

系统软件设计原理及流程图如图5所示。





主要模块底层驱动设计

键盘驱动设计
键盘驱动设计以防止键盘抖动为主，否则会出现误判情况。本设计中采用软件延时的方式消除抖动，逐行进行扫描，无键按下时返回十六进制数0x00。

串口通信模块驱动设计
在读写器与PC机的串口通信中，主要通过中断方式实现，需要完成的任务有UART模块初始化，包括个寄存器的设置、波特率的选择及中断使能、数据发送与接收函数的编制。

UART模块初始化函数：
int initialize_uart1(unsigned int br)
{ unsigned short Fdiv;
PINSEL0|=((0x01<<16)|(0x01<<18)
);
U1LCR = 0x83; // DLAB=1,允许设置波特率
Fdiv = (Fpclk / 16) / br; // 设置波特率
U1DLM = Fdiv / 256;
U1DLL = Fdiv % 256;
U1LCR = 0x03;
U1FCR = 0x01; // 使能FIFO，并设置触发点为1字节
U1IER = 0x01; // 使能中断
VICIntSelect = 0x00000000; // 设置所有的通道为IRQ中断
VICVectCntl1 = 0x20 | 0x07; // UART1分配到IRQ slot1，
VICVectAddr1 =(unsigned long int)irq_uart1; // 设置UART1向量地址
上位机信息交换以及数据库存储的软件设计

动物识别和跟踪管理系统将日常所涉及的各种信息、记录和报表等资料完全实现计算机自动化处理，从而节省人力消耗，避免错误操作，可提高工作效率。上位机中的数据管理，除了动物的生长、防疫、疾病等基本信息之外，还包括人员的信息。管理软件图如图6，各模块功能介绍如下：





动物基本信息模块。此模块的主要功能是建立动物基本信息档案，记录饲养场名称和编号、动物编号、动物名称、出生日期、重量、以及所经手人员的姓名和编号等基本信息。同时生成"动物基本信息文件"。

饲料管理模块。此模块的重要功能是记录动物饲料喂养信息。包括饲料厂家名称、饲料类型、饲料批号、喂养人、投料时间等信息。

疾病管理模块。在此模块中可以记录动物的疾病情况，包括动物生病的时间、疾病的名称、特征及一些治疗和防治的方法。

防疫免疫检疫模块。该模块中记录检疫防疫免疫单位名称、检疫内容、免疫时间、检疫结果、责任人等内容。

人员管理子系统。用来记录畜牧场职工的个人资料和所负责的工作等信息，
数据管理子系统。可根据需要打印相关报表。

结束语
本文简要介绍了EM4469的主要特性、功能原理和存储结构，并介绍了基于EM4469的动物识别和跟踪管理系统的基本结构和工作原理，以及动物识别和跟踪管理系统的软件设计。通过现场测试，该系统可安全可靠地采集到动物的各种信息。