基于嵌入式Linux的便攜式RFID信息采集與處理系統(tǒng)

　　射頻識(shí)別（RFID）是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，如停車(chē)場(chǎng)管理、集裝箱運(yùn)輸管理系統(tǒng)等。在大多數(shù)應(yīng)用中，只要求有固定的閱讀器，但在某些特殊系統(tǒng)中(如集裝箱運(yùn)輸管理系統(tǒng))，不僅要求有固定的閱讀器，而且還要求有手持式讀卡器。

　　TagMaster AB公司是世界知名的RFID讀卡器制造商。它提供性能優(yōu)良的固定式閱讀器，也提供一種手持式閱讀器。手持式讀卡器由Caiso公司的工業(yè)級(jí)PDA（Personal Digital Assistants）和TagMaster AB公司的S1510組成。PDA雖然功能強(qiáng)大，但有如下缺點(diǎn)：(1)提供的觸摸屏輸入方式過(guò)于精細(xì)，不適合工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作；(2)TFT液晶顯示屏在強(qiáng)光下顯示效果差，耗電量大，并且在低溫下（0℃以下）無(wú)法工作，因此不適合室外工作；(3)采用Microsoft公司的商用系統(tǒng)WinCE，成本高。

　　本文介紹一種基于嵌入式Linux的便攜式RFID信息采集與處理系統(tǒng)。它采用高性能的32位ARM920T系列微處理器、8鍵的鍵盤(pán)及OLED顯示屏，結(jié)合S1510實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子標(biāo)簽卡信息的采集、處理及實(shí)時(shí)顯示，很好地解決了上述問(wèn)題。

1 系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)采用Atmel公司的AT91RM9200 32位高性能處理器、TagMaster公司的S1510及OLED顯示模塊等實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽卡信息的采集、處理、實(shí)時(shí)顯示及與上位機(jī)通信等功能。系統(tǒng)組成如圖1。

　　1.1 微處理器

　　系統(tǒng)采用Atmel公司以ARM920T為核心的AT91系列微處理器AT91RM9200。它最高主頻可達(dá)180MHz，具有先進(jìn)的節(jié)電技術(shù)，集成了SDRAM、Flash、紅外、USB等接口。系統(tǒng)采用USB（Universal Serial Bus）及紅外方式與上位機(jī)通信。紅外方式采用Agilent公司的HSDL-3602紅外收發(fā)器實(shí)現(xiàn)。

　　1.2 射頻識(shí)別模塊

　　射頻識(shí)別模塊采用瑞典TagMaster AB公司的2.4GHz產(chǎn)品S1510。該模塊體積小，專(zhuān)為手持設(shè)備設(shè)計(jì)，可以采集1米內(nèi)各種電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)。它通過(guò)USART串口與處理器通信，接口簡(jiǎn)單，易于硬件實(shí)現(xiàn)。為了保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，模塊與微處理器通信采用TagMaster AB公司開(kāi)發(fā)的應(yīng)答式串口通信協(xié)議ConfiTalk。

　　ConfiTalk協(xié)議是一種面向字符的應(yīng)答式串行通信協(xié)議。它每次傳輸一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊（幀），每個(gè)幀包含幀頭(STX)和幀尾(ETX)。為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕繋旨尤肓?位的校驗(yàn)位(CS)及地址位(ADR)。幀的結(jié)構(gòu)如圖2。

　　MESSAGE代表任意長(zhǎng)度的信息。協(xié)議規(guī)定微處理器發(fā)送給S1510的幀為命令幀，返回的幀為應(yīng)答幀。本系統(tǒng)使用的S1510是TagMaster AB公司的最新產(chǎn)品，它支持基于ConfiTalk協(xié)議的MAIL命令方式的數(shù)據(jù)傳輸。MAIL命令方式通信也就是把幀中的MESSAGE域統(tǒng)一成四種格式，其中命令幀有MAIL_SEND和MAIL_RECEIVE兩種，分別表示S1510接收用戶信息和返回卡信息(包括卡號(hào)、卡狀態(tài)和卡存儲(chǔ)的數(shù)據(jù))，如圖3。

　　應(yīng)答幀有兩種：MAIL_SEND的應(yīng)答幀和MAIL_RECEIVE的應(yīng)答幀，如圖4。

 　　圖4中，36表示S1510使用MAIL方式處理命令幀和應(yīng)答幀，而4、5表示S1510命令幀的類(lèi)型(MAIL_SEND或MAIL_RECEIVE)；Status表示該命令的執(zhí)行狀態(tài)（成功或失敗）；MAIL_SEND命令幀中的Data域表示用戶要進(jìn)行的操作及參數(shù)，如使Data=WRITE：參數(shù)：數(shù)據(jù)，即表示用戶要將數(shù)據(jù)寫(xiě)入電子標(biāo)簽卡；MAIL_RECEIVE的應(yīng)答幀中的Data域?yàn)橛脩羲蟮玫降臄?shù)據(jù)。

　　當(dāng)使用MAIL命令方式讀寫(xiě)標(biāo)簽卡時(shí)，用戶只需要按幀的格式填充各域，然后利用ConfiTalk協(xié)議提供的API函數(shù)發(fā)送到S1510即可。命令清晰明了，大大方便了用戶的開(kāi)發(fā)。

　　1.3 OLED顯示模塊

　　系統(tǒng)采用萊寶科技有限公司的OLED顯示模塊RGS24128064YW001。有機(jī)發(fā)光顯示器OLED（Organic Light Emitting Display）被譽(yù)為“夢(mèng)幻顯示器”。與液晶屏相比，OLED顯示屏更輕更薄、可視角度更大，能夠顯著節(jié)省電能，并且在-40℃的低溫下仍可以正常工作。RGS24128064YW001具有串行和8位并行數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)采用8位并行接口與微處理器通信。

　　1.4 SDRAM和Flash及自定義鍵盤(pán)

　　系統(tǒng)采用32位的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)作為系統(tǒng)內(nèi)存，16位的Flash作為不可丟失數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。用戶可以通過(guò)8鍵的鍵盤(pán)進(jìn)行各種操作，如讀卡、寫(xiě)卡等。