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仓储物联网数据采集终端的设计
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      传统的仓库管理,一般依赖于一个非自动化的、以纸张文件为基础的系统,完全由人工实施仓库内部的管理,因此仓库管理的效率极其低下。基于此,本文利用目前主要的物联网技术,全方位考虑仓储管理研究范围,以技术集成和运用范围扩展为出发点,设计智能物联网仓储管理系统。我们利用Linux操作系统,ZigBee和RFID技术搭建仓库智能管理系统,该系统能够增强库房作业的准确性和快捷性、减少整个仓库物资出入库中由于管理不到位造成的非法出入库、误置、偷窃和库存、出货错误等损失,并最大限度地减少储存成本和保障了仓库物资的安全。
  1终端总体设计本设计终端采用的Cortex-M0平台终端整体方案如Cortex-M0终端整体方案此平台处理器是市场上现有的尺寸最小、能耗最低、最节能的ARM处理器。该终端负责对当前环境信息进行采集,初步对数据进行处理打包并通过无线通信设备ZigBee发据二次处理后给M0终端发送指令并实时响应各种操作。仓库管理系统的相关信息主要包括温湿度、光感度、三轴加速度、风扇、蜂鸣器、LED灯、数码管显示、M0终端液晶屏显示以及进出库的商品刷卡信息。
  2终端硬件设计数据采集端硬件设计该仓储物联网采集终端采用的是LPC11C14主控芯片,它是ARMCortex-M0系列低功耗、低成本的32位处理器。最高主频可以工作到50MHz,片上内部拥有32KBFLASH和8KB的RAM,并且内置多个UART接口,分别用于RFID读卡模块连接和ZigBee的通信。无论在处理数据的速度上还是在功耗上,亦或是抗干扰能力上,它完全能够胜任终端数据采集的重任。
  RFID模块采用CY-14443A系列射频读写模块,它是基于ISO14443标准的非接触卡读卡机专用芯片,采用0.6微米CMOSEEPROM工艺,支持ISO14443typeA协议,支持MIFARE标准的加密算法。RFID读卡模块通过SPI接口与M0进行连接,它的中断引脚与M0的IO口相连,在主程序中,只要判断该IO口的电平高低,即可判断是否有卡,如果有卡,则进行相应的读卡操作。


  ZigBee无线通信模块硬件设计ZigBee是近年来发展迅速的基于无线传感器网络的近距离、低功耗、低成本、低复杂度的无线通信技术。ZigBee协议基于IEEE802.15.4无线标准制定,包括应用层、网络层、安全层等,可以实现网络的自组织和自维护功能。我们在此采用了ZICM2410无线通信模块,它是集成CPU的单片ZigBee芯片,为ZigBee网络提供一个高性能、低成本的射频收发方案。
  3终端软件设计3.1数据采集终端软件设计本系统采集终端软件流程如所示。系统上电初始化M0终端上的各个设备包括系统定时器、GPIO口、SPI、UART、I2C等设备,然后配置系统滴答定时器,设置其终端为1ms,进而设置中断处理函数,精确到1s.最后将第一次采集的信息显示在M0终端的液晶屏上。
  主程序进行轮询判断,在没有外部中断的情况下主要执行环境数据的采集和M0终端液晶屏的数据显示,并将数据打包发送给A8服务器。
  当有外部RFID刷卡时,其他数据正常采集,RFID中断函数同时对磁卡数据进行采集和校验数据有效性,并发送给A8服务器;当有ZigBee接收数据的中断产生时,其他数据正常采集,ZigBee接收数据的中断处理函数接收A8服务器发送过来的指令,执行不同的设备。
  数据采集终端软件设计流程图ZigBee无线通信模块软件设计ZigBee路由算法的任务是在节点和节点之间建立路由,实现可靠地数据传递。一个完整的ZigBee路由算法应包括路由方式、路由发现和路由维护等内容。而ZigBee常见的路由算法有三种:AODVr算法,Cluster-tree算法,Cluster-tree+AODVr算法,而ZigBee网络目前采用的是第三种算法。
  该算法结合Cluster-tree和AODVr两种路由算法的优点,它把网络中的节点细分为4类,分别是:Coordinator、RN但前两者具有路由发现和消息转发功能,在转发消息时启动AODVr算法主动查找最佳路径;RN-没有路由发现功能,在转发数据时启动Cluster-tree算法并通过自身的计算能力作出判断,将消息转发给父节点或者其中一个子节点;RFD是精简功能设备,只能充当叶子节点,即只能将消息传送给父节点,请其转发’ ZigBee通信模块的收发数据流程本文设计的ZigBee无线通信模块收发数据的主要流程有:初始化各个引脚和寄存器,对功能寄存器赋值,初始化SPI752等。其流程图如所示。
  ZigBee通信模块收发数据流程4结语物联网数据采集终端是仓储物联网应用系统中极为重要的组成部分,极大地减少了仓储管理的难度,并且增强了管理系统的准确性和快捷性。本文设计了一种基于LPC11C14微控制器的采集终端,能够实现将温湿度、光感度、三轴加速度、电压信息以及进出仓库的刷卡信息通过ZigBee模块发送到Cortex-A8控制端。该终端将RFID模块和ZigBee模块结合,构成无线阅读器终端,最大化地发挥各自优势。既能完成仓库的货物盘点又可以实现仓库管理的智能化。更能够广泛地应用于智能家居、工业监控、智能电网、环境监测等物联网应用领域。随着物联网的发展,该仓储物联网数据采集终端必定有着广阔的应用前景。

 

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