当前位置:首页 > 物联网 > 《物联网技术》杂志
[导读]摘要:现代物流运输业的迅速发展,已经暴露出了传统人工登记和手工交接方式所存在的诸多不足。为了降低物件在运输途中丢失的风险,及时准确地将物件送达目的地,传统的物件登记管理、中转交接和实时跟踪方式急需改善。文中介绍了一种基于ARM及RFID的物流定位系统手持查询终端的设计方法,该方法功能较全,工作可靠,且易于实现。

引言

道路运输物流业是我国现代经济发展中的一个新型产业,已逐渐成为我国现代经济发展中的重要组成部分。本文介绍了一种利用ARM来实现物流定位系统的手持查询终端,该查询终端使用简便、实用、功能齐全,可用于防止贵重物品在物流运输中发生丢包的意外,并且可以通过GPS及GPRS向物流管理中心提供查询物品当前位置信息的服务。

1系统工作原理

本系统工作原理图如图1所示。在物品装车前,使用者先把本系统的RFID标签放置在每一个物品的包装中,然后在物品装车时,通过RFID把物品信息录入到手持查询终端中。这样,当车在行驶时,手持查询终端每隔一定时间就会自动向物品RFID发出询问信息。如果有任何一个物品上的RFID没有应答,终端就会发出丢包提示信息,并把丢包信息及位置信息通过GPRS传输给物流管理中心;而如果每一个都有应答,那么,终端将直接把位置信息发给物流管理中心。

图1物流定位系统手持查询终端工作原理图

2手持查询终端硬件设计

本系统主要采用模块化的设计思想。根据目前物流定位查询系统的发展需求和技术方案的比较,所确定的本系统的硬件构成电路原理图如图2所示。

图2嵌入式京更件结构

本手持查询终端硬件设计中的主控模块采用S3C2440为微处理器的开发板,它拥有较大的SDRAM内存和FLASH存储器,并且拥有一块可以高清晰显示的3.5inLCD屏,其外围接口也比较丰富。

3系统中各模块的设计

3.1主控模块的设计

本系统的主模块采用ARM芯片来提供DSP、Java应用系统解决方案,从而极大地缩短了产品设计时间。本系统设计图如图3所示,其设计的板上资源如下:

(1)CPU处理器

SamsungS3C2440A,主频400MHz,最高533MHz。

(2)SDRAM内存

在板64MBSDRAM:

SDRAM时钟频率高达100MHz。

(3)FLASH存储器

在板256MBNandFlash:

在板2MBNorFlash,掉电非易失,已经安装BIOS。

(4)外围接口

3个串行口;

1个USBHost和1个USBSlaveB型接口。

(5)系统时钟源

12MHz无源晶振。

3.2RFID模块的设计

(1)物品端RFID设计

物品RFID可采用MSP430F2011和2.4GHz无线模块nRF24L01构成RFID模块。具有显著的低功耗特点,仅仅使用3.3V纽扣电池就能工作很长时间。该模块提供有Spy-Bi下载口,还有2个发光二极管和2个用户IO口。其中的MSP430单片机没有使用外部晶振,而使用内部DCO,因而可以有效地简化系统,同时又能满足物流标签的要求。其设计框图如图4所示。

(2)手持查询终端的RFID设计

本设计的RFID中心节点是连接在ARM芯片上的,而开发板正好提供有一个含有6个GPIO引脚、电源线和地线的CON8。CON8是开发板按键电路和SPI接口复用的一个外部插座,但是,CON8是单排2mm间距的排针接口,需要自己设计制作一个转接板,以将其与nRF24L01相连。开发板与nRF24L01的硬件连接电路如图5所示。

(3)射频模块的硬件电路

由于2.4GHz无线收发模块nRF2401采用的是SoC设计,因而只需少量外围元件便可组成射频收发电路。而采用GMSK调制,其速率可达到1Mb/s;该模块具有125个频道,可满足跳频和多频道需求;同时内置硬件CRC检错电路和协议,可减少软件开销;系统的发射功率和工作频率等所有工作参数可全部通过软件设置;1.9~3.6V低电压工作,功耗很低;而RF收发器却能以非常高的速率发送数据;采用芯片上内嵌的DuoCeiver双信道接收模式可同时接收2个nRF2401的数据[4]。本设计就采用了nRF2401芯片来进行设计。图6所示为nRF24L01的外围电路图。

需要说明的是,图6所示的部分硬件电路只构成了nRF24L01的前端部分,主要包括电源、晶振、天线、滤波电路和数字控制端口等。

3.3GPS定位模块的设计

对于GPS模块的选型,本系统对精度和启动速度的要求并不苛刻。高性能和高精度的模块必然高价格,对于控制开发的成本不利吐经过对各个厂家的GPS模块的综合比较,认为飞凌公司生产的GPS模块比较合适。这款GPS模块适合搭配ARM开发板使用,而且模块自带备份电池,对于保存位置信息和加快GPS寻星速度有帮助。本系统设计时将开发板COM3分配给GPS模块,由于该GPS模块提供的是RS232电平的串口,而这款Micro2440的COM3是3.3VTTL电平的,所以,本系统还需要一个TTL转RS232的电平转换电路,这里采用的电平转换电路设计如图7所示。

3.4GPRS通信模块的设计

通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService,GPRS)能提供比现有GSM网96kb/s更高的传输速率,该方式采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA帧结构。因此,本系统采用GPRS模块来与物流管理中心的服务器进行数据的交换和传输。

GPRS模块采用MC35i,因为MC35i在实际生产生活中运用比较广泛,质量可靠,性能优越,并且价格比较低廉。本系统在设计时将开发板的COM2分配给GPRS模块,并与GPS模块同样采用专用电平转换转接板,以使ARM9芯片和GPRS模块相连。其连接原理图如图8所示。

4手持查询终端的软件程序设计

本手持查询终端的程序设计采用Linux-2.6.32.2为开发环境,同时以Qtopoia2.2.0为开发平台来开发嵌入式软件及图形界面。其中,嵌入式软件开发必须建立交叉编译环境,所有程序代码的编写调试工作都要在PC机上完成,而经过编译连接生成的可执行文件则需要放在ARM板上的Linux系统中调试运行。

本设计的图形界面是利用QtDesigner设计而成的,可为用户提供良好的人机交互接口,主要包括条形码扫描、查询标签、查看记录、GPS信息、GPRS发送数据、信息上传、上传设置、用户信息和有关本程序的功能。系统功能框图如图9所示。

5结语

本物流定位查询系统结合了GPS全球定位技术、RFID射频识别、移动通信和嵌入式技术,可实现物流定位查询系统的需求。本系统通过提供一个良好的用户界面,给操作者带来了便利。其中,低功耗的MSP430+nRF24L01方案提高了RFID电源的使用寿命,具有很高的市场利用价值。

20210919_6147090f0aa5b__基于RFID物流定位系统手持查询终端的设计

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

随着汽车软件数量爆发式的增长,整个行业都需要重新思考汽车产品的开发流程。为此,Arm推出了丰富的硬件IP、新的系统IP,以及全新的汽车计算与计算子系统产品路线图,旨在为各种汽车应用实现性能、功能安全、可扩展等方面的支持。

关键字: ARM 汽车电子

知名移动芯片设计公司ARM最近迈出重要一步,它正式推出汽车芯片设计。ARM推出的芯片设计方案名叫Neoverse,随同芯片一起推出的还有面向汽车制造商、汽车供应商的新系统。

关键字: ARM 汽车芯片 芯片

随着通用人工智能的发展,数据中心的计算需求逐步提高。针对多模态数据、大模型的推理和训练需要更高的算力支持,而随着算力提升与之而来的还需更关注在功耗方面的优化。对于头部云计算和服务厂商而言,针对专门用例提高每瓦性能变得至关...

关键字: ARM 服务器 AI Neoverse CSS

一直以来,riscv架构都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在,小编将为大家带来riscv架构的相关介绍,详细内容请看下文。

关键字: riscv ARM riscv架构

RFID现在越来越广泛地应用于各种工业场合包括各类汽车厂、服装厂、鞋厂以及相关的物流仓储行业中。同时IO-Link接口在智能化工厂中广泛应用,由于其接口的通用性和双向数据的智能化需求越来越多,意法半导体自动化技术创新中心...

关键字: RFID 读卡器 传感器

RFID资产管理系统将是下述内容的主要介绍对象,通过这篇文章,小编希望大家可以对它的相关情况以及信息有所认识和了解,详细内容如下。

关键字: RFID 资产管理系统

今天,小编将在这篇文章中为大家带来RFID的有关报道,通过阅读这篇文章,大家可以对它具备清晰的认识,主要内容如下。

关键字: RFID 射频识别技术

短距离无线通信是一种利用无线电波在短距离内进行数据传输的通信技术。由于其无需物理连接线,因此具有便捷、灵活、快速等优点。短距离无线通信技术广泛应用于各种领域,如智能家居、医疗保健、物流管理、消费电子等。

关键字: 无线通信 RFID

近日,艾利丹尼森宣布其位于上海微软技术中心的数字化解决方案展厅正式揭幕。该中心旨在提供沉浸式的用户体验和深度的交互设施,向来访客户展示微软如何赋能尖端科技在各行各业的创新应用案例和解决方案,以数字化技术和场景洞察为基石,...

关键字: 艾利丹尼森 RFID

最新消息报道,知情人士透露Arm近日裁掉了中国70多名软件工程师,并会将部分职位转移到中国以外的地区。Arm通过“全球服务”部门已经将支持其中国客户的工作外包给安谋科技,该部门曾经拥有约200名员工。

关键字: ARM 裁员
关闭
关闭