基于RFID超市智能庫架管理系統設計

無線射頻識別技術RFID技術與互聯網、通訊技術相結合可應用于物流、制造、公共信息服務等多個行業，RFID在零售業也得到了廣泛的應用，而且進展得最快。針對大型超市的庫架管理提出了基于RFID超市智能庫架管理系統。將射頻卡貼在貨物上，所有貨物信息都被存儲在倉庫的中央計算機里，與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。閱讀器和天線放在倉庫的進出口，無線中繼終端按需布置，組成一個無線傳感網絡。當貨物進出庫架時，放置在進出口的閱讀器會讀出貼在貨物上射頻卡的信息并通過無線傳感器網絡傳送至管理中心，這樣管理中心可以實時地了解到貨物的進出，掌握貨物的銷售情況，適時地調整進貨的品種和數量。有助于解決零售業兩個最大的難題：商品脫銷和損耗。同時，消費者也可以不必在收銀臺前排隊，直接推著裝滿商品的小車出門，門口的計算機自動打印購物清單，改善購物環境，提高企業的競爭力。

　　1 射頻識別技術(RFID)簡介

　　RFID技術是利用無線電波采進行通訊的一種非接觸式自動識別技術。射頻識別系統一般由3部分構成：應答器、閱讀器和后臺數據庫應用軟件。其基本原理是通過讀頭和粘附在物體上的標簽之間的電磁耦合或者電感耦合來進行數據通訊以達到對標簽物品的非接觸式自動識別。由閱讀器發送指令給天線，由天線發送無線電波“掃描”射頻標簽，射頻標簽接到信號后將數據信息返回成無線電波的形式，再由天線接收后解碼成計算機可以使用的數據。

　　2 系統的整體框架設計

　　針對大型超幣的智能庫架管理的特點，系統主要包括：RFID識別系統、無線傳感器網絡、RFID識別系統與無線終端的交互。

　　2．1 RFID射頻識別系統

　　閱讀器的主要功能是通過天線對應答器進行數據讀寫操作，與上位機進行通信，其一般含有射頻模塊、控制單元以及與應答器連接的耦合元件。此外，閱讀器還有附加的接口以便將所獲得的數據傳輸給另外的系統。

　　閱讀器硬件系統主要由4部分構成：接口電路、控制單元、射頻模塊、天線組成，見圖1。

圖1 硬件系統構成框圖

Fig．1 The hardware system structure

　　上位機通過接口電路與閱讀器的控制單元連接，向控制單元發送讀／寫卡等命令，接收來自控制模塊的數據與操作報告。控制單元與射頻模塊相連，在控制單元上運行的主程序根據具體情況控制射頻模塊操作。射頻模塊對數據進行調制后通過天線發送至應答器，并對從天線上接收的應答器返回信號進行解調。

　　閱讀器射頻模塊采用復旦微電子公司的FM1725非接觸式IC卡芯片，其完成數據調制、解調的功能，對射頻調制信號進行整流和發射。FM1725芯片內部的發送器部分不需要增加有源電路就能直接驅動近操作距離的天線，同時接收器部分提供了一個可靠的解調和解碼電路。其數字處理部分將并行的數據轉換成串行，支持檢查產生的幀、產生并檢查奇偶和CRC校驗以及位編碼和處理。此外，FM1725還提供了一個SPI兼容接口，其并行接口可以直接與8位MCU 相連。

　　閱讀器的控制單元采用ATMEL公司生產的高性能8位單片機AT89S52，其主要負責運行讀寫卡片的程序，提供FM1725芯片的控制信號，通過RS232接口完成與上位機或網絡的數據通信。該單片機片內含8K字節Flash只讀程序存儲器，其空間大小足夠將驅動及控制FM1725射頻芯片的程序寫入，無需再外接其他外存儲設備，簡化了電路設計，提高了電路可靠性。

　　射頻卡片采用無源的Mifare標準IC卡MF1 IC$50，卡片內有8K位EEPROM，它是數據的存儲載體，通過閱讀器的天線對其進行數據的讀寫操作。

　　基本操作流程見圖2。用戶先通過閱讀器將信息寫入MF1 IC$50卡片內，當有MFIIC$50卡片進入閱讀器的天線工作范圍內時，卡片被激活，閱讀器發送讀數據信號給卡片，卡片根據接收到的讀數據信號將存儲單元中指定的數據通過天線發送至閱讀器，閱讀器再將數據通過RS232接口發送至上位機或網絡。

圖2 基本操作流程

Fig．2 The basic operation procedure

　　2．2 無線傳感器網絡

　　無線傳感器網絡由部署在監測區域內的許多個無線傳感器網絡節點組成，其目的是協作地感知、收集和處理傳感器網絡所覆蓋的地理區域宗感知對象的信息，并通過Ad hoc方式傳遞給觀察者 。

　　2．2．1 傳感器節點