惯例货品运送监控体系都以车辆为监控目标，而车内货品信息只能来自于离线的数据库，不具备及时了解货品实践改变的才干。本文以Silicon Laboratories公司的C8051F040单片机为中心，经过扩展GPS、GPRS、RFID等模块，在完结车辆GPS长途监控的基础上，完结了车辆所运送货品信息的实时传输，有助于真实完结物流体系的全程监控。
1 体系硬件结构
要对物流车辆进行全面监控，终端需求完结的功用至少包含：车辆定位、车辆长途操控、货品实时监测、与监控中心进行实时通讯、与驾驭员进行人机交互等。由体系功用需求动身.车辆监控终端包含如下六模块：单片机及外围扩展模块、GPS模块.GPRS模块、RFID模块、LCD显现模块、车辆操控模块等。体系结构如图1所示。
图1 物流车辆监控终端硬件结构框图
本体系以C8051F040单片机为中心。该单片机是一款混合信号高速单片机，片上集成了丰厚的模仿外设和数字外设，其间包含2个12位ADC，1个12位DAC，1个8位ADC，64个IO端口，可一同运用的硬件SMBus(IIC)、SPI和2个增强性UART串口，5个通用16位计数器/守时器，专用的看门狗守时器。单片机的指令处理才干最高可达25 MIPS，可以满意监控终端的数据处理要求。
如图1所示，单片机经过UART0和UARTl别离接口iTrax300 GPS模块和WAVECOM GR64 GPRS模块。单片机与模块之间选用TTL串行通讯，波特率4800bps至19200bps可调。单片机的EMIF(外部存储器接口)装备到P4-P7口上，选用数据线/地址线非复用办法。在EMIF上接口TL16C554异步通讯组件可为单片机扩展4路增强型UART，各路UART波特率可达lMbps。这4路UART中。A路经过MAX485芯片做电平转化后衔接SuperRFID SPD300 RFID模块。以读取货品上的RFID标签信息及驾驭职工卡信息;B路经过MAX3232芯片做电平转化后供给给用户用于装备监控终端参数;C路、D路串口备用。LCD显现模块LCMl2864ZK也经过EMIF与单片机衔接，用于显现车辆、货品及监控中心传来的信息;监控终端开机时需求载入一些参数，如监控中心IP地址，上传信息的守时/定距距离等，这些都需求存储到非易失性存储器中。本规划选用Ramtron的铁电存储器FM24CLl6A，容量为2Kbits，可直接经过SMBUS(IIC)总线与C8051F040接口，不光运用便利，读写速度和寿数也优于一般EEPROM;单片机经过I/O操控继电器完结车辆断油、断电、报警等功用;体系所需的3.6V(GPRS模块)和3.3V(电路其他部分)电源南2路LM2596供给。MAX706芯片用以完结体系复位和电源办理。
2 体系软件规划
参照图2所示，监控终端软件全体流程是：在监控终端上电后，首要完结各模块的初始化、翻开守时器中止，之后GPS开端作业，单片机操控GPRS模块衔接到GPRS网络并登录监控中心。登录成功后，程序进入主循环，监控终端实时接纳中心的装备指令，在LCD上显现相关信息。由守时器操控RFID读卡器周期性地查询车内RFlD标签、更新车辆定位信息.完结守时/定距上报车辆方位、检测车内货品、车辆长途操控等功用。单片机还可以依据GPRS模块的反应信息自动监测网络衔接状况，并完结断线重连。
软件各部分中，比较霞要的包含GPS导航报文解析、GPRS模块操控、RFID运用以及LCD显现操控等。和很多GPS模块相同，本终端中GPS也输{“NMEA-0183规范导航报文，对该报文的解析办法现已很老练，在此不再赘述。LCD显尔模块——LCMl2864ZK有串并两种接口办法以及相应的操控办法，接口电路及显现操控例程可参看参考文献。以下侧重剖析GPRS模块操控程序规划及RFID运用程序规划。
图2 监控终端软件全体流程图
2.1 GPRS模块操控程序规划
GPES是通用分组无线事务的简称。在运用上具有通讯速度高、永久在线、收费合理等特色，十分适合于车载监控终端运用。要以单片机为中心完结GPRS数据传输，一方面要求所用GPRS模块可以衔接到GPRS网络，另一方面要求在单片机或GPRS模块上完结TCWIP传输协议。以完结依据GPRS网络的运用。本规划中GR64模块内嵌了TCP/IP协议栈，一切GPRS模块的相关操作都经过AT指令完结。
AT指令由单片机宣布，GPRS模块收到指令后反应履行成果。依据指令及履行成果的不同。AT指令反应格局上分为三种：固定反应、含参反应及混合反应，如表1所示。对反应进行快速安稳解析对进步终端运转速度和安稳性有重要意义。
表1 AT指令反应分类
关于AT指令反应假如运用先缓存后解析的办法，一方面缓存数据需求较大的存储空间，另一方面接纳犯错时无法判别。本终端选用边接纳边解析的办法：将反应信息头(如OK。+CSQ：，+CSCA：)以字符串数组的方式存储到单片机FLASH空间的固定区域。单片机收到榜首个字符时，将匹配各信息头的榜首个字符，对匹配上的信息头做符号。当收到下一个字符时只匹配前次已匹配上的信息头。这样每次的匹配量越来越少。一旦某个信息头彻底匹配上，则依据该信息的类型做进一步处理。假如是固定反应，则匹配完毕。假如是含参反应，则持续接纳参数，对参数段选用先缓存后解析的办法：假如是混合反应，则先接纳参数，解析后进行新一轮匹配以接纳第二行反应信息。如接纳进程中未匹配成功，则当即开端新一轮匹配。匹配流程如图3所示。
图3 反应信息匹配进程
本运用中，经过AT指令操控GR64模块衔接GPRS网络并与监控中心进行分组通讯的进程如表2所示。该进程也适用于其他GPRS模块。
表2 GPRS网络分组通讯操控进程
2.2 RFID运用程序规划
本规划运用上海秀派电子出产的SuperRFID SPD300 RFID读卡器。它是一款2.4G RFID产品，町一同读取200张RFID标签信息，辨认距离从0米到80米可调。RFID读卡器开机后将依照每0.5秒一次的频率扫描货箱内的RFID标签，标签信息由信息头(Ox02)和24bits标签编号组成。在运用巾需求处理两方面的问题：一是怎么下降RFID功耗的问题。RFID读卡器接连作业时功耗较大。本规划由单片机的I/O操控继电器完结RFID读卡器周期性作业，然后抵达下降功耗的意图;二是怎么得到牢靠的RFID标签扫描成果的问题。当货箱内RFID标签较多的时分一次读卡成果或许不全面，会漏掉某些标签信息。这时需求归纳屡次扫描成果才干构成全面的扫描成果。本规划中单片机每次收集1.9秒RFID信息(即=三次扫描成果)归纳构成本次RFID扫描成果，成果全面牢靠。
2.3 RFID运用程序分为两部分，即货品装卸监测与在途监测。
货品装卸监测程序流程可简述为：终端收到中心发来的货单后，开端匹配货场区域，一旦车辆驶入货场区域即提示车辆装货。这时车内RFID读卡器以较短的距离循环扫描车内RFID标签。装货完结后，一旦GPS检测到车辆驶出货场即开端将车内RFID标签列表与中心下发的货单列表比较，如发现装错货品当即报警，不然转入在途监测程序。当GPS监测到车辆抵达货场区域时，监控终端提示卸货。RFID读卡器监测卸货状况。卸货完毕，终端核对货单，查验是否卸错货品，如卸错货品则报警提示。
在途监测程序流程可简述为：单片机经过继电器操控RFID模块每隔必定周期扣描若干次RFID标签。单片机收集其间三次扫描成果构成本次标签扫描成果进行比较。假如发现标签有增减，刚自动经过GPRS向监控中心上报。此外，依据中心设定的时刻距离，终端会守时上报车内现有货品信息。
两部分程序的切换由车辆所在方位及货单履行状况决议。单片机经过GPS实时监控车辆方位，监控中心会设定一些重要监控区域(如货场、制止驶入譬域、风险区域等)，车辆一旦进入这些区域，一方面监测程序做相应切换，另一方面终端会向监控中心陈述车辆方位并正告提示。货单则是操控RFID货品监测程序发动、完毕、报警、上传数据的重要依据。
3 定论
本文的立异点在于将RFID技能与车辆定位体系集成到了一同，填补了货品在途监测环节的空白。在运用中，终端表现出运转安稳，装备便利等特色。将RFID技能运用于车辆监控终端中，满意了货品在途检测的需求，为完结货品从出产至出售的全程检测供给了有利支撑。本文介绍的AT指令解析及操控GPRS模块通讯的办法具有通用性，可直接用于相似的规划中。该规划已在北京市快速公交1号线和北京物资学院物流实验教学体系中得到运用。
