基于超高頻RFID設(shè)備借還系統(tǒng)軟件的設(shè)計

古智鋒 陳娟

摘 要：隨著學(xué)校規(guī)模擴(kuò)大，以往常用的紙質(zhì)管理、人工管理已經(jīng)難以滿足學(xué)校教學(xué)需求，所以迫切需要一種管理系統(tǒng)來解決當(dāng)前的問題。市面上基于RFID的管理系統(tǒng)比較多，但是由于RFID感應(yīng)距離近，且易受干擾，用在實驗室設(shè)備管理中效果不明顯。文章提出使用超高頻RFID技術(shù)來進(jìn)行實驗室的設(shè)備管理，由于超高頻RFID具有遠(yuǎn)距離及移動感應(yīng)的特性，所以能夠捕獲移動中的設(shè)備而無須觸碰特定的感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行登記。

關(guān)鍵詞：超高頻RFID;自動登記;借還系統(tǒng);uCOSII

一、設(shè)備編號檢測記錄機(jī)簡介

RFID是公認(rèn)最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，目前廣泛應(yīng)用在樓宇管理、倉庫管理、公路交通等各個領(lǐng)域。設(shè)備編號檢測記錄機(jī)主要用于對檢測區(qū)設(shè)備編號進(jìn)行檢測和記錄，超高頻RFID使用的是網(wǎng)源超高頻遠(yuǎn)距離讀取一體機(jī)，該一體機(jī)距離遠(yuǎn)，提供串口可以二次開發(fā)，可調(diào)節(jié)功率，從而調(diào)節(jié)讀卡距離遠(yuǎn)近，可主動讀卡和被動讀卡，完全做到不停留讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，且能自動過濾相同的標(biāo)簽，避免重復(fù)，單卡讀取時間小于 10MS，具有防碰撞讀取功能，可識別多個不同標(biāo)簽，支持串口輸出。

在實際應(yīng)用中如果有多個通道可能會有信號干擾的問題，所以本文所設(shè)計的設(shè)備檢測機(jī)對占地和方位會提出要求，以最大限度避免干擾的發(fā)生。同時，由于UHF標(biāo)簽的工作介質(zhì)是電磁波，所以金屬會對UHF標(biāo)簽產(chǎn)生很大的影響，金屬不僅會吸收電磁波而且還會反射，從而改變電池廠的空間和強(qiáng)度的分布，如果金屬靠近標(biāo)簽貼紙的天線，電磁波會被反射回來，還會與原來的電磁場相互疊加，從而引起電磁場的減弱。

為避免這個問題，使用了一個短路環(huán)偶級子天線模型，并且還加入了一個阻抗臂，可以通過調(diào)節(jié)阻抗臂長度和寬度，達(dá)到調(diào)節(jié)輸入阻抗的目的，從而更好地優(yōu)化天線。

本文所使用的控制器為STM32F103，選用該控制器主要是因為其具備多個串口，可以對接多個超高頻RFID讀寫器，7個定時器使得該控制器在多任務(wù)處理方面變得更加靈活，80個多功能IO口豐富了它的外圍設(shè)備及擴(kuò)展能力。

二、軟件功能簡介

本文所述的系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)的讀取、轉(zhuǎn)換、存儲、打包和發(fā)送。為了得到更好的實時性及穩(wěn)定性，采用了uCOSII作為其操作系統(tǒng)。該實時操作系統(tǒng)功能完整，體積小，大部分為C語言代碼，非常適合本文自主設(shè)計的硬件系統(tǒng)。

三、軟件運行流程

設(shè)備編號檢測記錄機(jī)在啟動的時候首先對控制器進(jìn)行環(huán)境設(shè)置，初始化時鐘及內(nèi)存，使控制器能夠獲得最高的時鐘頻率及正確的內(nèi)存地址，之后uCOS系統(tǒng)會初始化程序控制塊、事件控制塊等相關(guān)功能，再對超高頻RFID讀取器進(jìn)行初始化設(shè)定，將超高頻RFID設(shè)置為外部控制讀卡功能，對無線發(fā)送模塊24L01進(jìn)行初始化，設(shè)置發(fā)射地址為約定的地址，允許 AUTO ACK，設(shè)置接收通道及配置重發(fā)次數(shù)，之后創(chuàng)建任務(wù)，通過設(shè)定優(yōu)先級方式?jīng)Q定任務(wù)的調(diào)度順序，啟動調(diào)度器，任務(wù)中通過OSTimeDly（）、信號量等方式令當(dāng)前任務(wù)釋放CPU的控制權(quán)，各個任務(wù)間的同步將由uCOS中的信號量、消息郵箱來完成。

本文描述了基于超高頻RFID技術(shù)的設(shè)備借還系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案，介紹了該系統(tǒng)的工作流程，以uCOS作為其操作系統(tǒng)，將硬件工作流程作為任務(wù)進(jìn)行控制，這樣的設(shè)計簡化了后續(xù)在擴(kuò)展功能的同步工作，同時使得該軟件系統(tǒng)變得更加健壯和安全。該系統(tǒng)的設(shè)計和使用，不但解決了日后教學(xué)設(shè)備的管理問題，還向智慧教室的建設(shè)邁進(jìn)了一步，同時成了教學(xué)工作中實踐的一部分。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉然.RFID抗金屬標(biāo)簽天線設(shè)計及測量[D].北京：北京郵電大學(xué)，2014.

基金項目：廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院科學(xué)研究、教育教學(xué)研究項目“基于超高頻RFID實驗室課堂設(shè)備借還系統(tǒng)的研究與設(shè)計”（ky201813）。

作者簡介：古智鋒（1989—），男，廣東梅州人，助理實驗師，本科，研究方向：電子與通訊;

陳娟（1991—），女，廣東梅州人，中小學(xué)二級教師，本科，研究方向：小學(xué)科學(xué)。