1 引言

　　糧食行業(yè)屬于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，同時也是關(guān)系到國計民生的行業(yè)，糧食物流安全是糧食安全的重要組成部分，所以利用高新技術(shù)提高其現(xiàn)代化水平勢在必行。近年來，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無線通信技術(shù)的發(fā)展使得對移動目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時定位和遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度成為可能。特別是通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)的出現(xiàn)，更使得人們能夠?qū)σ苿幽繕?biāo)進(jìn)行全國范圍、實(shí)時、全天候的監(jiān)控調(diào)度。本文主要是研究設(shè)計基于RFID、GPS、GPRS和相關(guān)傳感器技術(shù)的車載終端。它的主要功能是能不斷獲取移動車輛上糧食的相關(guān)信息、車輛的位置狀態(tài)信息，并把這些信息通過無線通信設(shè)備發(fā)送到監(jiān)控中心。同時，又能實(shí)時接受來自控制中心的指示。

2 總體設(shè)計分析

　　整個糧食物流車載終端主要由全GPS、GPRS、RFID、測試糧食狀態(tài)信息的傳感器、主控模塊組成。車輛在運(yùn)行過程中，車載終端的GPS接收機(jī)接收定位衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)，計算出自身所處地理位置的坐標(biāo)；通過傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時測試糧食當(dāng)前狀態(tài)；RFID主要存儲糧食的等級，產(chǎn)地，出產(chǎn)13期等糧食狀況基本信息，同時用戶使用鍵盤，能往RFID寫入車載糧食的重量、等級信息；主控模塊對以上信息的處理，通過車載終端的通信模塊，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程物流控制中心進(jìn)行通信。

3 糧食物流車載終端的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　為了達(dá)到糧食物流的智能管理的要求，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)載終端的實(shí)時跟蹤定位、實(shí)時采集糧食相關(guān)狀況信息等目的，該車載終端除了利用GPS定位模塊獲取當(dāng)前位置信息外，還配置RFID模塊和GPRS模塊、糧測相關(guān)傳感器模塊，以便實(shí)時采集和發(fā)送所需信息，并實(shí)現(xiàn)與接收監(jiān)控中心通信。由此，運(yùn)載終端的設(shè)計可劃分為五大功能模塊：控制處理模塊、RFID模塊、GPS模塊和GPRS模塊、糧測傳感器模塊，如圖1所示。

圖1 車載終端結(jié)構(gòu)

　　1)控制處理模塊的功能包括從GPS模塊中提取定位數(shù)據(jù)、RFID模塊中獲取糧食信息、糧測傳感器中讀取糧食當(dāng)前狀況信息、向GPRS模塊發(fā)送連接等控制指令以完成收發(fā)數(shù)據(jù)等操作。

　　2)RFID模塊用于識別運(yùn)載工具上糧食的信息，根據(jù)不同需求，信息可包括糧食產(chǎn)地、糧食重量、糧食品質(zhì)等，并由控制處理器模塊讀寫、顯示，依據(jù)實(shí)際情況，可通過GPRS模塊發(fā)回監(jiān)控中心。

　　3)GPS模塊用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)來的信號并解算出定位信息，也由控制處理模塊讀取、顯示，并可通過GPRS模塊發(fā)回監(jiān)控中心。以便實(shí)時掌握運(yùn)載工具的位置情況。

　　4)GPRS模塊主要功能是完成與GPRS網(wǎng)的連接，將經(jīng)過控制處理模塊預(yù)處理后的各種功能模塊采集到的數(shù)據(jù)發(fā)回監(jiān)控中心，以及接收監(jiān)控中心發(fā)來的各種指令，并將其交給控制處理模塊處理。

　　5)糧測傳感器模塊重要是用來實(shí)時測量糧食當(dāng)前溫濕等信息，并通過GPRS模塊發(fā)回監(jiān)控中心，以便實(shí)時掌握糧食當(dāng)前狀態(tài)信息。

4 車載終端硬件設(shè)計實(shí)現(xiàn)

　　該終端在選型時，在滿足使用要求的基礎(chǔ)上，主要的選擇目標(biāo)是體積重量小、能耗低的產(chǎn)品以滿足車載的要求，主要硬件如下：

　　1)MCU選用超低功耗型MSP430系列16位單片機(jī)MSP43OF149，片內(nèi)有豐富的外設(shè)，可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問的串行通信接口(USART0～ 1)以及液晶顯示驅(qū)動模塊，最多可達(dá)6×8條I／O線，可以滿足本本終端需要。

　　2)GPS接收單元采用~-blox的GPS-MS1E，MCU對GPS的控制是通過串行口UART0發(fā)送命令和接收GPS信息。

　　3)GPRS模塊采用SIEMENS的MC35i，MC35i支持GSM／GPRS雙摸模塊，其體積小，功耗底，能提供數(shù)據(jù)、語音、短信、傳真等功能，GPRS模塊通過串行口UART0與主控芯片通信。

　　4)RFID模塊的閱讀器采Tag Master公司生產(chǎn)的RFID識別系統(tǒng)S1566系列。TagMaster的射頻識別(RFID)閱讀器有極可靠的設(shè)計、極佳的性能和極靈活的用戶適應(yīng)性。

　　5)MCU與其他外圍接口的控制通過通用I／O口實(shí)現(xiàn)。

5 軟件系統(tǒng)設(shè)計

　　采用模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計，即根據(jù)不同功能分別進(jìn)行編寫和調(diào)試，等到各個模塊都調(diào)試成功后，將各個模塊連成整體，組成軟件系統(tǒng)。這樣的設(shè)計思路有利于程序代碼的編寫和優(yōu)化，也便于調(diào)試和日后的維護(hù)等工作。

　　車載終端軟件完成的主要內(nèi)容包括：模塊及MCU的初始化、信息采集、數(shù)據(jù)處理、LCD顯示、與上位機(jī)通信等。當(dāng)系統(tǒng)上電初始化后，根據(jù)不同要求，利用外部中斷按鈕或等待遠(yuǎn)程命令選擇功能模塊。針對不同工作模式，通過對多路串行通道的設(shè)置，發(fā)送或讀取所需的數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。對采集所得的數(shù)據(jù)預(yù)處理后保存在外部RAM，通過LCD顯示出來(包括目前運(yùn)載工具內(nèi)貨物數(shù)量、總類、各自編碼或運(yùn)載工具定位信息等)，并由用戶按鍵確認(rèn)后返回，即可了解糧食運(yùn)載過程中實(shí)時狀況，并發(fā)送到遠(yuǎn)程終端。

圖2 終端軟件主要流程

6 車載終端與遠(yuǎn)程控制中心通信機(jī)制

　　監(jiān)控中心的主要作用就是遠(yuǎn)程獲取運(yùn)載終端信息，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)載工具的實(shí)時管理和調(diào)度。這樣就需要在監(jiān)控中心和運(yùn)載終端之間建立一套通信機(jī)制，時刻監(jiān)聽從GPRS和Internet網(wǎng)絡(luò)傳送過來的運(yùn)載終端數(shù)據(jù)。而Socket API正好滿足了這一需求。Socket實(shí)際在計算機(jī)中提供了一個通信端口這里不做詳細(xì)介紹。這里主要介紹該車載終端與遠(yuǎn)程控制中心的通信協(xié)議設(shè)計。

　　要實(shí)現(xiàn)運(yùn)載終端與監(jiān)控中心間的通信除了需要時刻監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)端口外，還必需要有一套可靠的通信協(xié)議，這個協(xié)議必須是通信雙方都認(rèn)可的、且能識別的。本系統(tǒng)規(guī)定協(xié)議每條指令由16進(jìn)制碼組成，以O(shè)x02開始，以O(shè)xFF結(jié)尾，并分為指令協(xié)議和響應(yīng)協(xié)議兩個子協(xié)議，格式定義如下：

　　其中ID0~ID2是運(yùn)載工具的ID號，指令具體定義如表1所示：

　　表1 指令具體定義

　　用這一套通信協(xié)議，車載終端和遠(yuǎn)程控制中心可以根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包解譯數(shù)據(jù)信息。

7 結(jié)語

　　當(dāng)今倍受矚目的新技術(shù)，射頻識別技術(shù)、定位技術(shù)、傳感器技術(shù)以及無線通信技術(shù)在未來將深入到物流業(yè)的各個方面，本文通過對這些技術(shù)的綜合運(yùn)用設(shè)計糧食物流車載終端，本系統(tǒng)是一個以RFID和糧測傳感器作為糧食信息采集手段，以GPS定位數(shù)據(jù)定位基礎(chǔ)，GPRS網(wǎng)絡(luò)作為承載網(wǎng)絡(luò)，同時充分考慮了實(shí)際需求，設(shè)計的一種新型糧食車載終端，同時這種綜合運(yùn)用各種先進(jìn)技術(shù)提高傳統(tǒng)行業(yè)安全及效率的思想無疑對加快提高我國傳統(tǒng)行業(yè)現(xiàn)代化水平有重要意義。