基于RFID的农产品生产线读写器设计

一、研究背景及设计

RFID 是射频识别技术(Radio Frequency Identification)的英文缩写, 射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术, 它使用射频电磁波通过空间耦合(交变磁场或电磁场)在阅读器和要进行识别、分类和跟踪的移动物品( 物品上附着有RFID 标签)之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID 是一种自动识别和数据捕获技术, 可以提供无人看管的自动监视与报告作业。

RFID 阅读器的工作原理如下: 阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号, 当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量, 发送出自身编码和相关信息被读取器读取并解码后送回到计算机中进行有关处理。识别工作无须人工干预, 可工作于各种恶劣环境。高性能的RFID 读写器可以同时识别多个物体[1]。在农业生产中, 目前RFID 的使用范围也逐渐扩大, 随着世界上发达国家的食品检验检疫制度日益严格, 目前国外对动物的管理中已经开始广泛使用RFID 技术, 而在国内的某些超市中, 也对顾客提供了对净菜等高档农业产品使用RFID 标签查询产地和日期等基本的附加功能, 可以预见, 在未来RFID 必然在产品回溯, 质量监察等方面发挥更多的作用。在本系统的设计思路见图1 使用了高性能的遵循RFIDGEN2 协议的读写模块和RFID 标签, 直接在本地完成复杂的标签读取, 标签反碰撞计算, 信息提取和数据保存等工作, 仅将有效信息通过网络传输给后台服务器, 这样就大大降低了网络通信的开销, 降低了服务器的资源占用, 从而提高了系统整体的运行效率, 提高了稳定性, 增加了业务的灵活性。

图1 RFID 技术应用于农业产品包装线总体示意图

二、系统的硬件设计

图2 射频模块与CPU 接口

基于高可靠性和低成本的考虑, 本系统使用了基于S344B0 的嵌入式CPU 和WJ 6000 射频模块为基础, 配合USB、Realtek 网卡、SDRAM 等芯片组成了核心系统, 其中关键的射频模块与CPU 接口如图2。

三、系统的软件系统设计

系统的整个软件系统模块关系如图3 所示:

图3 系统总体软件模块示意图

操作系统采用uClinux 系统作为操作系统, 用来管理各类硬件和提供软件运行平台。由驱动层提供各类设备诸如以太网, 串口, USB 存储器, 状态灯等设备的驱动。网络通信模块负责将处理得来的标签信息回传到后台服务器, 同时也可以根据后台服务器的命令来控制主控模块参数从而改变工作模式。嵌入式数据库控制模块负责将系统保存系统的工作日志, 并将读取到的标签和相关数据保存到本地数据库, 以备以后的查询。协议解析模块负责对受到数据通信包进行协议解析, 取出有效的标签数据, 并进行标签反碰撞操作, 处理各类干扰问题, 保证受到标签数据的完整性, 也是整个软件体系的核心部分。