基于RFID的農產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)讀寫(xiě)器設計

一、研究背景及設計

RFID 是射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification)的英文縮寫(xiě), 射頻識別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù), 它使用射頻電磁波通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))在閱讀器和要進(jìn)行識別、分類(lèi)和跟蹤的移動(dòng)物品( 物品上附著(zhù)有RFID 標簽)之間實(shí)現無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。RFID 是一種自動(dòng)識別和數據捕獲技術(shù), 可以提供無(wú)人看管的自動(dòng)監視與報告作業(yè)。

RFID 閱讀器的工作原理如下: 閱讀器通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出一定頻率的射頻信號, 當標簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應電流從而獲得能量, 發(fā)送出自身編碼和相關(guān)信息被讀取器讀取并解碼后送回到計算機中進(jìn)行有關(guān)處理。識別工作無(wú)須人工干預, 可工作于各種惡劣環(huán)境。高性能的RFID 讀寫(xiě)器可以同時(shí)識別多個(gè)物體[1]。在農業(yè)生產(chǎn)中, 目前RFID 的使用范圍也逐漸擴大, 隨著(zhù)世界上發(fā)達國家的食品檢驗檢疫制度日益嚴格, 目前國外對動(dòng)物的管理中已經(jīng)開(kāi)始廣泛使用RFID 技術(shù), 而在國內的某些超市中, 也對顧客提供了對凈菜等高檔農業(yè)產(chǎn)品使用RFID 標簽查詢(xún)產(chǎn)地和日期等基本的附加功能, 可以預見(jiàn), 在未來(lái)RFID 必然在產(chǎn)品回溯, 質(zhì)量監察等方面發(fā)揮更多的作用。在本系統的設計思路見(jiàn)圖1 使用了高性能的遵循RFIDGEN2 協(xié)議的讀寫(xiě)模塊和RFID 標簽, 直接在本地完成復雜的標簽讀取, 標簽反碰撞計算, 信息提取和數據保存等工作, 僅將有效信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸給后臺服務(wù)器, 這樣就大大降低了網(wǎng)絡(luò )通信的開(kāi)銷(xiāo), 降低了服務(wù)器的資源占用, 從而提高了系統整體的運行效率, 提高了穩定性, 增加了業(yè)務(wù)的靈活性。

圖1 RFID 技術(shù)應用于農業(yè)產(chǎn)品包裝線(xiàn)總體示意圖

二、系統的硬件設計

圖2 射頻模塊與CPU 接口

基于高可靠性和低成本的考慮, 本系統使用了基于S344B0 的嵌入式CPU 和WJ 6000 射頻模塊為基礎, 配合USB、Realtek 網(wǎng)卡、SDRAM 等芯片組成了核心系統, 其中關(guān)鍵的射頻模塊與CPU 接口如圖2。

三、系統的軟件系統設計

系統的整個(gè)軟件系統模塊關(guān)系如圖3 所示:

圖3 系統總體軟件模塊示意圖

操作系統采用uClinux 系統作為操作系統, 用來(lái)管理各類(lèi)硬件和提供軟件運行平臺。由驅動(dòng)層提供各類(lèi)設備諸如以太網(wǎng), 串口, USB 存儲器, 狀態(tài)燈等設備的驅動(dòng)。網(wǎng)絡(luò )通信模塊負責將處理得來(lái)的標簽信息回傳到后臺服務(wù)器, 同時(shí)也可以根據后臺服務(wù)器的命令來(lái)控制主控模塊參數從而改變工作模式。嵌入式數據庫控制模塊負責將系統保存系統的工作日志, 并將讀取到的標簽和相關(guān)數據保存到本地數據庫, 以備以后的查詢(xún)。協(xié)議解析模塊負責對受到數據通信包進(jìn)行協(xié)議解析, 取出有效的標簽數據, 并進(jìn)行標簽反碰撞操作, 處理各類(lèi)干擾問(wèn)題, 保證受到標簽數據的完整性, 也是整個(gè)軟件體系的核心部分。