基于RFID的立体库实验系统开发(单片机论文)

《基于RFID的立体库实验系统开发(单片机论文)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于RFID的立体库实验系统开发(单片机论文)（107页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、本 科 毕 业 设 计（论文）题目: 基于RFID的立体库实验系统开发 姓 名 束欢 学 院 自动化学院 专 业 物流工程 班 级 05510 学 号 051716 班内序号 03 指导教师 翁迅 2009年6月基于RFID的立体库实验系统开发摘 要现有的仓库管理信息系统原始数据信息基本上都是靠人工输入的，不仅采集效率低、有一定的延时，而且误差的产生难以完全避免。尤其是一些隐式的错误，势必会影响整个系统的运作效率和准确性，从而造成不能实时地确定仓库、货品的情况。故不能很好地实现物流的管理，实时调度的效果也不明显。要真正地解决这些问题，从根本上提高企业的运作效率，就是要找到管理系统与物理环境之间

2、紧密的信息集成方法和有效的信息监控机制。无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称RFID)作为一种先进的信息自动实时采集方式，为这些问题提供了一种新颖解决途径。它能够为用户提供物流供应链应用方面的库存管理优化。传统的仓库管理系统难以满足对信息实时采集、作业自动化管理的要求，而无线射频识别技术具有非接触式、多目标自动识别的技术优势。为此本文某立体仓库为具体应用对象，研究RFID出入库信息核对技术在立体仓库的应用。在深入研究RFID系统工作原理和性能特征的基础上，结合立体库货物出入库的管理现状和需求的调研，对基于RFID的立体库实验系统的总体思路，结构框

3、架和软件模块等要点都给出了详细地阐述。关键词：无线射频技术 立体库 信息核对A RFID-BASED AUTOMATIC WAREHOUSE EXPERMENTAL SYSTEMABSTRACTExisting warehouse management information systems are basically the original data using manual input, causing not only the low collection efficiency, a certain degree of delay, but also that the resultin

4、g error can not be completely avoided. In particular, some implicit error, it is bound to affect the operation of the whole system efficiency and accuracy, resulting in that the warehouse can not be determined in real-time situation of goods. Can not be achieved excellent logistics management, evide

5、nt real-time scheduling. To really solve these problems, fundamentally improving the operational efficiency is to find the physical environment management systems and information integration between the strong and effective information control mechanism. Radio frequency identification technology as

6、an advanced real-time information which collect imformation automatically, which provide a novel solution to these issues. It can provide users with applications in the logistics supply chain to optimize inventory management. Traditional warehouse management systems can not meet the needs of the rea

7、l-time acquisition of information, operating automated management requirements, and radio frequency identification technology with non-contact, multi-objective automatic identification of technological superiority. On the basis of principles and performances of RFID technique, and with research on t

8、he status and requirement of automatic warehouse in detail, this paper specifies the entire solution, the system frame and software module of the RFID warehouse information-checking management system.KEY WORDS RFID Automatic Warehouse Information check technique目 录第一章 引言11.1无线射频识别技术(RFID)概况11.2 RFID

9、技术的发展史21.3 RFID系统组成31.3.1 电子标签31.3.2 读写器（Reader）41.3.3 计算机系统41.3.4 基本工作流程41.4 国内外RFID产业研究现状51.4.1 RFID标准的制定51.4.2 RFID技术研究51.5 RFID应用研究和国内外应用现状71.5.1 RFID在沃尔玛集团的应用71.5.2 RFID在昆明市烟草公司数字化仓库的应用71.6 课题的提出及研究的意义81.7 本文研究思路与内容安排81.8 本章小结9第二章 读写器数据传输协议112.1 数据帧格式112.2 指令集112.2.1 开功放122.2.2 关功放122.2.3 读标签ID

10、132.2.4 读标签数据142.2.5 写标签数据142.3 CRC校验152.4 API接口函数说明162.4.1 XCOpen()162.4.2 XCClose()162.4.3 XCPowerOn()172.4.4 XCPowerOff()172.4.5 XCIdentify()182.4.6 XCReport()182.4.7 XCReadUserData()192.4.8 XCWriteUserData()192.5 本章小结20第三章 关键技术分析213.1 C/S架构概况213.2 数据库技术213.3 MFC223.4 面向对象的系统分析与设计思想233.5 本章小结25第四

11、章 系统分析274.1 需求分析274.1.1 系统必要性分析284.1.2 系统可行性分析284.1.3 业务需求284.1.4 用户需求304.1.5 功能需求314.1.6 用例分析314.2 系统静态分析314.2.1 构造概念类图314.2.2 状态图324.3 系统动态分析324.4 本章小结33第五章 系统设计355.1 系统总体设计355.1.1 项目规划355.1.2 系统功能结构图355.2 系统设计365.2.1 设计目标365.2.2 系统运行环境375.2.3 数据字典375.2.4 数据库设计405.2.5 主窗口设计415.2.6 基础信息管理模块的设计435.2

12、.7 信息核对管理模块的设计455.2.8 信息查询管理模块的设计465.2.9 封装数据库475.2.10 中间件的设计485.3 硬件设计485.3.1 设备组成485.3.2 基本工作原理495.4 本章小结49第六章 系统实现516.1基础信息管理模块的实现516.1.1制定作业任务516.1.2标签信息的录入536.2信息核对管理模块的实现546.2.1 初始化工作556.2.2标签信息的采集566.2.3 信息核对576.2.4 信息显示586.3信息查询管理模块的实现596.4 数据库的封装616.5 本章小结62第七章 总结与展望63第八章参考文献65第九章致谢67III北京邮

13、电大学本科毕业设计(论文)第一章 引言无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)已经逐渐成为日常生活中不可缺少的一部分。RFID为我们的生活提供了诸多便利，同时又大大提高了生产效率。RFID已经广泛应用于各行各业，比如，利用RFID跟踪识别防止汽车和商品的被盗；利用RFID在高速公路上实现不停车收费；利用RFID来管理出入大厦地下车库、学校、小区和机场等重要场所的车辆等等1。当然，使用RFID最为广泛的还是在物流领域，尤其是在自动化立体仓库管理中应用更为广泛，它能有效、准确、智能的对进出立体库的货物进行信息自动识别、采集、记录、上传，为“精确”库

14、存的管理方式提供了数字化手段，对出入库的数据进行多次实时动态复核。1.1无线射频识别技术(RFID)概况RFID (Radio Frequency Identification) 技术全称是无线射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。它的主要核心部件是电子标签，通过相距几厘米到几米距离内读写器发射的无线电波，可以读取电子标签内存储的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。由于RFID标签的存储量可以是2的96次方以上，它彻底抛弃了条形码的种种限制，使世界上的每一种商品都可以拥有独一无二的电子标签。况且，贴上这种电子

15、标签之后的商品，从它在工厂的流水线上开始，到被摆上商场的货架，再到消费者购买后结账，甚至到标签最后被回收的整个过程都能够被跟踪管理2。射频识别技术具有很多突出的特点：RFID技术不需要人工干预，不需要直接接触、不需要光学可视即可完成信息输入和处理，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，实现了无源和免接触操作，应用便利，无机械磨损，寿命长，安全性高；总体成本一直处于下降之中，越来越接近接触式IC卡的成本，甚至更低，为其大量应用奠定了基础3。如果RFID技术能与电子供应链紧密联系，那么它很有可能在几年内取代条形码扫描技术。射频识别技术以其独特的优势，逐渐的被广

16、泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。随着大规模集成电路技术的进步以及生产规模的不断扩大，射频识别产品的成本将不断降低，其应用将越来越广泛4。射频识别技术在国外发展非常迅速，射频识别产品种类繁多。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部，射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，如汽车、火车等交通监控，高速公路自动收费系统，停车场管理系统，物品管理，流水线生产自动化，安全出入检查，仓储管理，动物管理，车辆防盗等4。而在中国，由于射频识别技术起步较晚，应用的领域不是很广。目前，射频标签主要应用于公共交通、

17、地铁、校园、社会保障等方面。上海、深圳、北京等地陆续采用了射频公交卡。其中，我国射频标签应用最大的项目是第二代公民身份证。总之，射频识别技术在未来的发展中结合其他高新技术，如GPS、生物识别等技术，由单一识别向多功能识别方向发展的同时，将结合现代通信及计算机技术，实现跨地区、跨行业应用。1.2 RFID技术的发展史RFID技术最早应用始于第二次世界大战期间，至今已经有60多年的历史。最早使用RFID技术的并不是沃尔玛或麦德龙，而是美国国防部军需供应局。早在二战时，它就被美军用于战争中识别自家和盟军的飞机，但由于昂贵的价格抑制了其广泛应用。在美军对伊拉克的战争中，这个技术再一次得到了真正的检验，

18、由于采用了RFID技术、ERP及供应链管理系统，美军实现了对战略物资的准确调配，保证了前线弹药和物资的准确供应1 5。按照RFID技术的发展过程，可以将其发展划分为以下几个阶段6：19411950年。雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。 19511960年。早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 19611970年。RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 19711980年。RFID技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。 19811990年。RFID技术及产品进入商业应用阶

19、段，各种规模应用开始出现。 19912000年。RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。 2001今。标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。RFID典型应用包括：在物流领域用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售；在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、高速公路收费与停车收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、野生动物跟踪；在医疗行业用于药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；在制造业用于零部件与库存的可视化管理；RFID

20、还可以应用于图书与文档的管理、门禁管理、定位于物体跟踪、环境感知等多种应用领域7。1.3 RFID系统组成通常，RFID系统由标签、读写器和计算机系统这三个主要部分组成8。如图1-1所示。图1-1 RFID系统的结构框图1.3.1 电子标签电子标签由一个专用电子芯片和一个微型天线组成，是RFID系统的核心部件，用于储存生产厂家及货品的识别信息(EPC)。标签尺寸的大小可根据用户要求设计。标签的一面为电子部分，另一面可以印刷条形码或其它信息。每个芯片都含有唯一的识别码(UID)。电子标签按获得能量的方法一般可以分为无源电子标签和有源电子标签两大类。无源电子标签自身不带有电源，通过天线从读写器发出

21、的能量中产生工作所需的电压。其特点是重量轻、体积小、寿命长，但是工作距离短；有源电子标签通过自身带有的电池供电，特点是识别距离长，但价格较高且寿命短。通常RFID标签应具有如下功能9：(1) 具有一定容量的存储器，用以存储被识别对象的信息；(2) 在一定工作环境及技术条件下，标签数据能被读出或写入；(3) 维持对识别对象的识别及相关信息的完整；(4) 数据信息编码后，工作时可传输给读写器；(5) 可编程，且一旦编程后，永久性数据不能再修改；(6) 具有确定的使用期限，使用期限内无须维修；(7) 对于有源标签，通过读写器能显示出电池的工作状况。1.3.2 读写器（Reader）读写器可以无接触的

22、读取电子标签中所保存的电子数据信息或向电子标签存储器写入数据信息，从而达到自动识别物体或改写电子标签存储器数据的目的。RFID读写器可在5-8米远的距离与贴在货品或托盘上的电子标签进行非接触的、快速的无线通信，采集标签中所存储的信息，并将所获得的数据通过网络传送到RFID前端处理机或后台服务器，整个过程只需 几毫秒即可完成。通常射频读写器应具有以下功能10：(1). 读写器与标签通信的功能：在规定的技术条件下读写器可与标签进行通信。(2). 读写器与计算机通信的功能：通过标准接口与计算机网络连接，并提供读写器的识别码、本读写器读出标签的日期和时间、本读写器读出的标签信息，以实现多个读写器在系统

23、网络中运行。(3). 有些应用系统的读写器还具有以下功能：能在读写区内查询多个标签，并能正确区分各标签：适用于固定和移动对象；能提示读写过程中的错误信息；对于有源标签，能读出标签电池有关信息(如电池电量指示)。1.3.3 计算机系统计算机系统通过RS232/485或者Ethernet以太网与系统中的各个读写器相连接，运行与其上的应用程序平台应用中间件(Middleware)与读写器系统互相通信，发送相关指令及处理采集到的数据，构成一个完整的RFID系统11。1.3.4 基本工作流程射频识别系统的基本工作流程如下12：(1) 读写器将无线电载波信号经过发色天线向外发射；(2) 当电子标签进入发射

24、天线的工作区时，电子标签被激活，将自身信息的代码经天线发射出去；(3) 系统的接受天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器；(4) 电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应地处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作；(5) 执行机构按照电脑的指令动作；(6) 通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以根据不同的项目设计不同的软件来完成要实现的功能。1.4 国内外RFID产业研究现状目前国内外RFID的研究主要围绕着RFID标准制定、RFID技术研究和RFID应用研究。1.4.1

25、 RFID标准的制定RFID技术领先的国家和地区都在积极地制定自己的标准。目前，ISO/IEC18000、美国EPC Global13、日本泛在中心(Ubiquitous ID) 14的三个主要标准正在制定中。这三个标准相互之间并不兼容，主要差别在通讯方式、防冲突协议和数据格式这三个方面。在这些频段中，以13.56MHz频段的产品最为成熟，处于860-960MHz内的UHF频段的产品因为工作距离远且最可能成为全球通用的频段而最受重视，发展最快。ISO/IEC 18000标准是最早开始制定的关于RFID的国际标准，按频段被划分为7个部分。目前支持ISO/IEC 18000标准的RFID产品最多，

26、相对的也最成熟。美国EPC Global是由UCC和EAN两大组织联合成立，吸收了麻省理工Auto ID中心的研究成果后推出的系列标准草案。EPC Global最重视UHF频段的RFID产品，极力推广基于EPC编码标准 RFID产品。目前EPC Global标准的推广和发展十分迅速，许多大公司如沃尔玛等都是EPC标准的支持者。日本的泛在中心(Ubiquitous ID)一直致力于本国标准的RFID产品开发和推广，拒绝采用美国的EPC编码标准。与美国大力发展的UHF频段不同的是，日本对2.4GHz微波频段的RFID似乎更加青睐，目前日本已经开始了许多2.4GHz RFID产品的实验和推广工作。但

27、是，迫于和美国UHF频段RFID产品互通的压力，日本也开始考虑和EPC标准兼容的问题。我国有关政府部门已经充分认识到RFID产业的重要性，在2004年初正式成立了电子标签国家标准工作组，其目的就是制定中国自己的RFID标准，推动中国自己的RFID产业。目前，我国的RFID标准正在紧锣密鼓的制定当中15。1.4.2 RFID技术研究RFID技术研究主要集中在标签芯片设计、读写器设计和天线设计。1.4.2.1 标签芯片设计16RFID标签芯片按照不同的应用场合分别工作在不同的频段。工作频率选择是RFID技术中的一个关键问题。工作频率的选择既要适应各种应用需求，还需要考虑各国对无线电频段使用和发射功

28、率的规定。当前RFID工作频率跨越对个频段，不同频段具有各自优缺点，它不仅影响标签的性能和尺寸大小，还影响标签与读写器的价格。此外，无线电发射功率的差别影响读写器作用距离。(1) HF频段(125KHz、13.56MHz)：这两个频段的RFID芯片种类多、技术成熟价格低廉。其中，13.56MHz的ISO/IEC 15693标准的产品是近距离RFID产品的主流，国外公司如Ti、Philips、Atmel、EM等提供的产品占了大部分市场。(2) UHF频段(900MHz)：Ti、Philips、Intermac、Alien、Matrics、SGS、EM等。这些公司都已经推出UHF频段的RFID产品

29、。(3) 2.4GHz频段：工作在这一频段的主要是有源RFID产品。目前国内的芯片公司已经完全掌握了125KHz和13.56MHz这两个频段的RFID芯片设计技术。在国内的IC卡市场，复旦微电子、上海华虹等公司都推出了一系列成熟的RFID产品并在和国外大公司的平等竞争中取得越来越多的市场份额。在UHF和更高频段的RFID芯片设计上，国内公司也已经开始了研发工作。1.4.2.2 读写器设计17同RFID芯片一样，125KHz的低频段和13.56MHz的高频段的读写器设计相对比较成熟，产品种类比较多。但在用13.56MHz频率的RFID作大于0.5米远距离操作时，因为此频段RFID工作原理的局限性

30、，需要制作很大的天线，而且调试比较困难，因此在远距离的RFID中，13.56MHz的读写器的制作和调试仍是一个难点。在UHF和更高的频段，读写器的研发工作正在快速进行中，支持各种标准的阅读设备不断涌现。但是由于尚处于发展的初期，还存在一些如识别率、相互干扰、小型化等问题。在国外，为了支持多种规格的产品，读写器正在向小型化、多协议、多频段的方向发展。1.4.2.3 天线设计由于应用场合的限制，RFID标签通常需要贴在不同类型、不同形状的物体表面，甚至需要嵌入到物体内部。RFID标签在要求低成本的同时，还要求有高的可靠性。此外，标签天线和读写器天线还分别承担接收能量和发射能量的作用，这些因素对天线

31、的设计提出严格要求。当前对RFID天线的研究主要集中在研究天线和环境这一天线性能的影响上。1.5 RFID应用研究和国内外应用现状基于RF ID标签对物体的唯一标识特性，引发了人们对基于RFID技术的应用研究热潮。物流与实物互联网是当前RFID应用研究的热点。其中实物互联网是通过给物品贴上RFID标签，在现有互连网基础之上构建所有参与流通的物品信息网络。另一应用研究热点是空间定位与跟踪,RFID定位与跟踪系统主要利用标签对物体的唯一标识特性，依据读写器与安装在物体上的标签之间射频通信的信号强度或信号时间差来测量物品的空间位置，主要应用于GPS系统难以奏效的室内定位领域18。目前国内许多仓储物流

32、领域的RFID应用系统，往往只是简单的实现对原有条码管理系统的取代，对仓库出入口运用RFID技术进行出入库管理。而对于传统的大型仓库管理系统凸显的许多症结，如库内货物的精确定位、查找和快速盘点，以及叉车操作行为的全程跟踪等问题，缺乏有效的技术手段去解决。而RFID的室内定位系统，正是解决此类问题的有效技术手段之一19。1.5.1 RFID在沃尔玛集团的应用20沃尔玛集团由山姆 沃尔顿创立的沃尔玛百货有限公司成立于1962年，短短的40年间，沃尔玛由一个小型商店发展成世界最大的零售企业。沃尔玛敏锐的商业触觉让它认识到RFID技术会给物流供应链带来的巨大革新和收益。2003年，沃尔玛要求其全世界范

33、围内最大的100个供货厂家必须在2005年I月前使用RFID技术，以提高沃尔玛整体竞争力，这使其成为世界上第一个强制使用RFID技术的大型企业。在其物流供应链应用RFID系统后，以传统物流系统相比较，沃尔玛的商品周转期只需2-3天，而传统的至少需要120天;沃尔玛物流支出占成本的比例只有2-3%，而传统的高达30-50%;沃尔玛销售配送中心安全库存时间为0-4天，而传统的则高达40-65天。在2006年，沃尔玛计划将其安装RFID设备的商场，连同配送中心的数量翻一倍。在2007年1月，沃尔玛希望下一批的300多个供应商开始运送贴有电子标签的货箱和货盘，这样在2007年年初使用RFID技术的供应

34、商将超过惊人的600家。1.5.2 RFID在昆明市烟草公司数字化仓库的应用20昆明市烟草公司也在近期应用无线射频识别(RFID)技术对其卷烟配送中心进行了数字化建设。数字化仓库项目建成后，结合计算机技术和托盘管理，在很大程度上优化了卷烟配送中心的业务流程。入库时，货物在传送带上经扫码后，直接堆放在托盘上，由在系统控制下的提升机自动将该托盘送到相应楼层，最后叉车将托盘送到系统分配的货位存放。出库时，叉车根据系统指示，按照先进先出的原则将目标托盘送到提升机，再送至分拣中心进行分拣。昆明市烟草公司通过RFID技术对托盘的有效管理和运用，减少了卷烟货物的搬运次数和破损机率，提高了运行效率。实施数字化

35、仓库项目以前，完成400件卷烟第一次出货工作需要约3-35个小时。该项目完成之后，这一时间己缩短到2个小时左右。第二次补货出库的时间也由原来的2-2.5小时缩短到了约1个小时。数字化仓库的建设不仅实现了更快地找到所需货物，同时实现了减少商品供应品种中有脱销情况发生、保持了准确的适当存货、杜绝人为操作失误、缩短了供销计划时间，从而减少存货占用资金、降低运费，使零售商的商品销售得到及时的满足。1.6 课题的提出及研究的意义目前，大部分企业的仓库管理系统还处于传统的手工作业或计算机半自动化管理方式，对每件产品的信息处理仍需要企业各级操作员手工完成，这种管理模式在现代企业的发展过程中己暴露出许多缺点，

36、大大影响了企业实现信息自动化的进程。与此同时，中国生产企业在市场营销、技术创新、经营管理等能力方面与国外大型企业相比还存在比较大的差距，这些差距也突出表现了企业信息化的落后。面对日益严峻的国际竞争环境，国内企业急需加快调整的步伐，促进行业信息化的开展，实现企业信息管理质的飞跃。随着世界经济全球化的高速发展以及科学技术的迅猛发展，众多的高新科技产品走入了人们日常生活之中。尤其是近二十年之中，电脑技术、短程微波通信技术、图像数字处理技术、自动控制技术的突破性发展，给人们的生活带来了深刻的变化。现今全球步入信息化时代，人们的生活节奏加快，昔日费时费力的设备及管理方法逐渐退出了历史的舞台，取而代之的是

37、高智能化性能优异的高科技产品。RFID因其非接触、非视距、高速多目标识别等等技术上的特性，已成为近年来仓储、物流领域的应用热点。本课题就是在此背景下，基于RFID的立体库实验系统所做的开发。随着中国物流行业技术的迅猛发展，自动化立体仓库的大量使用，企业注重的已不再是拥有大量的库存，而是考虑如以最小的库存满足整个供应链的需求，这就对仓库的管理提出了更高的要求。基于RFID的立体库系统，通过采用RFID技术，能够对物品出入库进行核对，避免有人工核对可能出现的错误。同时，也可以追踪物品在仓库中的移动，其实时位置和其当前正处在的状态信息(被加工，还是待加工)等。同时，其可以把采集到的信息上传给仓库管理

38、系统(WMS)，这样仓库管理人员就能够实时了解仓库中的储存量，周转率等。基于此还可以搭建企业内的信息系统，有效地监控和合理配置仓库资源。1.7 本文研究思路与内容安排本文以物流实验室为具体应用对象，结合物流实验室的实际情况，构建一个立体库实验系统方案，并通过实际项目实现此方案。项目方案拟采用无源RFID产品，通过布置在仓库内的RFID阅读器网络构建产品信息自动化采集平台，实现对仓库内产品的出入库信息的智能核对，以改变其传统的人工仓库管理模式，使企业信息处理的自动化程度得以全面提高。本文内容将按照以下几个方面进行安排:第二章 读写器数据传输协议。针对本系统实现方案采用的XCRF-500系列读写器

39、数据传输协议，详细介绍该协议的相关内容。第三章 关键技术分析。针对本系统的实现介绍涉及的相关技术。第四章 系统分析。介绍系统需求分析、系统的静态分析和动态分析，为接下来的系统设计提供依据。第五章 系统设计。根据系统分析，提出一套基于RFID的立体库实验系统方案。第六章 系统实现。根据上述的设计，实现此方案。第七章 总结与展望。总结本次毕业设计的主要工作，并指出可以进一步开展研究的问题。1.8 本章小结本章给出选择基于RFID的立体库实验系统在物流实验室应用这一课题进行研究的背景和意义；对系统开发过程中所涉及的一些基本概念以及国内外研究现状进行了详细介绍；最后对项目中所做的主要工作以及论文内容上

40、的具体安排进行概括介绍，以指导后继章节的撰写。69第二章 读写器数据传输协议由于本系统主要功能是对出入库的货物信息进行核对，所以考虑到处理速度和频谱许可的因素，我们认为RFID 902928MHz的设备是最合适的。在本系统中我们将采用XCRF-500系列读写器，该产品是针对满足ISO18000-6B协议的标签而开发的读写器，具有质量稳定、性能可靠的特点。XCRF-500系列读写器支持RS-232串行通信和TCP/IP网络通信的功能，可实现与PC机或其他设备的通讯21。2.1 数据帧格式表2-1数据帧格式数据长度指令类型 数据信息 CRC校验和(2字节)(1字节)0 n (2字节)说明： 数据长

41、度：数据长度值包括“指令类型”和“数据信息”两部分数据的字节长度值，该值不包括自身和CRC校验和的长度； 指令类型：即计算机对读写器发送的不同类型操作指令或命令字；数据信息：操作指令的附加信息，如数据、参数等，长度随指令类型和具体操作情况而不同； CRC校验和：是帧内数据(包括：数据长度+指令类型+数据信息的所有字节)的CRC校验和。CRC使用多项式为X16 + X15 + X2 + 1，初始值置为0。用于串行通信时，在数据长度字段前加上一个字节的帧头，以55H表示。数据中出现55H时，以56H+56H代替；出现56H时，则以56H+57H代替。串行通信波特率：19200bps，8个数据位，1

42、个停止位，无奇偶校验位。所有指令和指令中的字节数据都遵循高位在先原则。传输指令时高字节在先，传输的字节中高位(bit)在先。2.2 指令集上位机：指用于与XCRF-500进行数据交互的个人电脑(PC)或终端。下位机：XCRF-500 状态字：00H表示操作正确，3FH表示接收数据有错误，3AH表示操作失败。命令从40H-48H顺序排列，所有数据默认均采用16进制数编码。 如表2-2所示。表2-2状态字40H41H42H43H44H45H46H47H48H49H4AH锁标签 数据 开 功放 关 功放读标签ID 读标签数据写标签数据读系统配置信息 写系统配置信息系统复位ID+前8字节ID+ N数据

43、2.2.1 开功放表2-3开功放数据帧格式数据长度 命令字 天线号 CRC (00+02) (41H) (0104) (2字节) 读写器返回： 操作成功：表2-4开功放操作成功数据帧格式数据长度 命令字 状态字 CRC (00+02) (41H) (00) (2字节) 操作失败：表2-5开功放操作失败数据帧格式数据长度 命令字 状态字 CRC (00+02) (41H) (3F) (2字节) 2.2.2 关功放表2-6关功放数据帧格式数据长度 命令字 CRC (00+01) (42H) (2字节) 读写器返回： 操作成功：表2-7关功放操作成功数据帧格式数据长度命令字 状态字 CRC (00+

44、02) (42H) (00) (2字节) 操作失败：表2-8关功放操作失败数据帧格式数据长度 命令字 状态字 CRC (00+02) (42H) (3F) (2字节) 2.2.3 读标签ID 表2-9读标签ID数据帧格式数据长度命令字天线号标签类型扫描次数CRC (00+04) (43H)(0104) (0009)(00-FF)(2字节)说明： 标签类型为04，即ISO18000-6B协议标签。如果指令帧中的天线号为00H，则由读写器自动扫描天线。扫描次数，表示下位机收到指令后，必须返回应答的时间（扫描时间 = 基本扫描时间 * 扫描次数），如果在规定时间内没有扫描到标签，则返回“读标签ID失

45、败”应答。扫描次数 = 00H则下位机应立即返回1次扫描结果；扫描次数= FFH则下位机持续扫描标签ID，直到收到“关功放”指令为止。读写器返回： 操作成功：表2-10读标签ID操作成功数据帧格式数据长度 命令字状态字天线号标签类型标签ID号CRC(2字节) (43H)(00) (0104)(0109)(IDn+ +ID0)(2字节) 操作失败：表2-11读标签ID操作失败数据帧格式数据长度 命令字 状态字 CRC (00+02) (43H) (3F) (2字节) 说明： 标签ID号根据标签类型不同、长度可变、存放顺序以标签内存顺序为准，ISO180006B协议标签的ID号为8个字节。2.2.

46、4 读标签数据表2-12读标签数据数据帧格式数据长度 命令字天线号标签类型标签ID号用户数据地址CRC (2字节) (44H)(0104)(0109)(ID n+ID 0)(1字节)(8-223) (2字节) 说明： 如果指令帧中的天线号为00H或FFH，则由读写器自动扫描天线。标签ID号根据标签类型不同、长度可变、存放顺序以标签内存顺序为准，ISO18000-6B协议标签的ID号为8个字节。用户数据地址：为用户提供了224个字节，其中07存放标签ID号，8223存放用户的自定义数据。用户可根据自定义内容，读出相应数据。每发送一次读标签数据指令，读出器会返回标签内存中以“用户数据地址”为开始的

47、8个字节标签数据。读写器返回： 操作成功：表2-13读标签数据操作成功数据帧格式数据长度 命令字 状态字天线号标签类型 用户数据地址用户数据CRC(2字节) (44H) (00) (0104)(0109) (1字节) (8-223) (8个字节) (2字节) 操作失败：表2-14读标签数据操作失败数据帧格式数据长度 命令字 状态字 CRC (00+02) (44H) (3F) (2字节) 2.2.5 写标签数据表2-15读标签数据数据帧格式数据长度 命令字 天线号标签类型标签ID号用户数据地址用户数据长度用户数据CRC(2字节)(45H)(0104)(0109)(IDn+ID0)(1字节)(8

48、223)(1字节)(14)(14字节)(2字节)说明： 用户数据地址：为用户提供了224个字节，其中07存放标签ID号，该区域不可写，8223存放用户的自定义数据，该区域可由用户任意写入数据，用户可根据自定义内容，写相应数据。标签类型为04，即ISO18000-6B协议标签。用户数据长度：指示了后续用户数据的字节数。当用户数据长度大于1时，用户数据地址必须是4的倍数。读写器返回： 操作成功：表2-16读标签数据操作成功数据帧格式数据长度命令字状态字天线号标签类型用户数据地址用户数据长度CRC (00+05)(45H)(00)(0104) (0109) (1字节) (8223)(1字节)(14)

49、(2字节)操作失败：表2-17读标签数据操作失败数据帧格式数据长度命令字状态字CRC(00+02)(45H)(3F)(2字节)2.3 CRC校验为保证数据的可靠传输，系统设计中要求对传输的数据采用CRC校验，本系统采用CRC_16。CRC_16的具体算法如下。循环冗余码校验，英文名称为Cyclical Redundancy Check，简称CRC。它是利用除法及余数的原理来作错误侦测的数据校验算法。CRC_16为循环冗余码校验算法的一种，适用于8比特数据的校验。本系统CRC_16使用的多项式为X16 + X15 + X2 + 1，初始值置为0。2.4 API接口函数说明2.4.1 XCOpen

50、()用途：打开串口或创建网络连接。概要：#include “XCRF500API.h”unsigned char XCOpen(HANDLE &hCom,LPCTSTR lsCfgFile,LPCTSTR lsCfgItem);hCom：保存打开的端口句柄；lsCfgFile：设备配置参数文件,默认设置为（SYSIT.CFG）；lsCfgItem：设置项目的名称，默认设置为XCRF-500 SCANER。说明：此函数用于和读写器建立通迅通道：网口或串口。只有建立了通讯通道后，才能和读写器进行通讯。返回值：SUCCESS_RETURN 端口打开成功，ERROR_PORT_OPENED 端口已经打

51、开，句柄非INVALID_HANDLE_VALUE，ERROR_CONFIG_LOST 配置文件未找到或读取失败，主要参数丢失，ERROR_CONNECT_FAIL 连接失败，网络不通，ERROR_OPENPORT_FAIL 打开端口失败，或端口被占用（串口方式）。2.4.2 XCClose()用途：关闭串口或网络连接。概要：#include “XCRF500API.h”unsigned char XCClose(HANDLE &hCom);hCom：XCOpen获得的端口句柄。说明：此函数用于断开与读写器的通迅通道：网口或串口。与XCOpen对应，成对出现。返回值：SUCCESS_RETUR

52、N 关闭端口成功，ERROR_HANDLE_VALUE 无效的端口句柄，ERROR_CLOSEPORT_FAIL 关闭端口失败。2.4.3 XCPowerOn()用途：向读写器发送打开功放指令。概要：#include “XCRF500API.h”unsigned char XCPowerOn(HANDLE hCom);hCom：XCOpen获得的端口句柄。说明：此函数用于向读写器发送打开功放命令，读写器收到命令后打开功放，功放指示灯点亮。返回状态。返回值：FUCCESS_RETURN 开功放成功，ERROR_HANDLE_VALUE 无效的端口句柄，ERROR_RECEIVEDATA_LEN

53、数据长度校验错误，ERROR_SENDDATA_FAIL 发送给读写器的数据格式错误，内部故障，ERROR_OTHER_FAIL 其它错误，数据包不完整。2.4.4 XCPowerOff()用途：向读写器发送关闭功放指令。概要：#include “XCRF500API.h”unsigned char XCPowerOff (HANDLE hCom);hCom：XCOpen获得的端口句柄。说明：此函数用于向读写器发送关闭功放命令，读写器收到命令后关闭功放，功放指示灯点暗。返回状态。返回值：FUCCESS_RETURN 开功放成功，ERROR_HANDLE_VALUE 无效的端口句柄，ERROR_

54、RECEIVEDATA_LEN 数据长度校验错误，ERROR_SENDDATA_FAIL 发送给读写器的数据格式错误，内部故障，ERROR_OTHER_FAIL 其它错误，数据包不完整。2.4.5 XCIdentify()用途：向读写器发送读电子标签命令指令。概要：#include “XCRF500API.h”int XCIdentify (HANDLE hCom, unsigned char uTagType, unsigned char ucAntenna,unsigned char ucScanTimes);hCom： 通讯端口句柄（串口/网口）；uTagType：指定标签的类型（默认值

55、4-符合ISO-180006B协议标签）；ucAntenna:天线号（用来指定输出射频信号的天线端口，根据读写器输出天线端口数量的不同数值在02之间，0-自动轮询每个天线端口，1-固定发射1#天线端口，2-固定发射2#天线端口）；ucScanTimes：扫描次数（1-31，1-单标签识别，1-多标签识别，数值越大可以一次性识别到的标签数量越多，但函数返回时间就越长）。说明：向读写器发送读电子标签命令， 读写器开始扫描天线覆盖范围内的所有电子标签。返回值：0 指令发送成功，ERROR_HANDLE_VALUE 无效的端口句柄，0 指令发送失败。2.4.6 XCReport()用途：接收读写器识别

56、到的标签ID编号。概要：#include “XCRF500API.h”int XCReport (HANDLE hCom, unsigned char *pData );hCom：XCOpen获得的端口句柄；pData：从读写器获得ID信息；说明：接收读写器识别到的标签ID编号。当向读写器发送读标签指令成功后，立即调用此函数获得读写器送来的标签信息。返回值：0 识别标签成功，有ID号返回，ERROR_HANDLE_VALUE 无效的端口句柄，ERROR_RECEIVEDATA_LEN 数据长度校验错误，ERROR_IDENTIFY_FAIL 读标签ID超时，请重新发送指令，ERROR_NODA

57、TA_RETURN 没有数据返回或接收数据长度不足。2.4.7 XCReadUserData()用途：向读写器发出读标签用户区数据指令。概要：#include “XCRF500API.h”unsigned char _stdcall XCReadUserData (HANDLE hCom,unsigned char ucTagType, unsigned char ucStartAdd, unsigned char ucUserDataSize, unsigned char *pTagID, unsigned char *pValue);hCom： 通讯端口句柄（串口/网口）；ucTagTyp

58、e： 指定标签的类型（默认值4-符合ISO-180006B协议标签）；ucStartAdd: 用户数据起始地址；ucUserDataSize： 指定读数据的长度；pTagID： 标签ID号；pValue： 返回读到数据的指针；返回值：0 读标签数据成功，有8个字节数据返回，ERROR_HANDLE_VALUE 无效的端口句柄，ERROR_USERDATA_LEN 数据长度参数错误，应当为8，ERROR_USERDATA_ADDRESS 读取数据起始地址错误，ERROR_SENDDATA_FAIL 发送给读写器的数据格式错误，内部故障，ERROR_RECEIVEDATA_LEN 数据长度校验错误

59、，ERROR_READWRITE_FAIL 读用户区数据失败，ERROR_OTHER_FAIL 其它错误，数据包不完整。2.4.8 XCWriteUserData()用途：写标签用户区数据。概要：#include “XCRF500API.h”unsigned char _stdcall XCWriteUserData (HANDLE hCom,unsigned char ucTagType,unsigned char ucStartAdd, unsigned char *pTagID, unsigned char *pValue, unsigned char ucLength=1);hCom：

60、调用XCOpen成功后获得的通道端口句柄；ucTagType：指定标签的类型(默认值4-符合ISO-180006B协议标签)；ucStartAdd：写入起始地址；pTagID：标签ID号；pValue：写入的n个字节数据(n=14)；ucLength：要写入的数据长度(14)，缺省为1；说明：此功能是为XCTF-5000系列标签设计的，XCTF-5000系列标签为用户设置了224个字节可读空间，允许用户读写自己的信息。写标签用户区数据功能，一次可以写入14个字节数据。返回值：FUCCESS_RETURN 写入数据成功，ERROR_HANDLE_VALUE 无效的端口句柄，ERROR_USERDATA_ADDRESS 数据长度参数错误，应当为8，ERROR_SENDDATA_FAIL 发送给读写器的数据格式错误，内部故障，ERROR_RECEIVEDATA_LEN 数据长度校验错误，ERROR_READWRITE_FAIL 读用户区数据失败，ERROR_OTHER_FAIL 其它错误，数据包不完整，2.5 本章小结本章主要介绍了XCRF-500系列读写器数据传输协议的相关内容，有数据帧格式，指令集，循环冗余码校验和API接口函数说明等相关知识。第三章 关键技术分析本系统实现方案以Microsoft MFC框架为基础的C/S架构，结合ODBC数据库技术，在面向对象的系统分析