基于超高频RFID设备借还系统软件的设计

古智锋 陈娟

摘 要：隨着学校规模扩大，以往常用的纸质管理、人工管理已经难以满足学校教学需求，所以迫切需要一种管理系统来解决当前的问题。市面上基于RFID的管理系统比较多，但是由于RFID感应距离近，且易受干扰，用在实验室设备管理中效果不明显。文章提出使用超高频RFID技术来进行实验室的设备管理，由于超高频RFID具有远距离及移动感应的特性，所以能够捕获移动中的设备而无须触碰特定的感应设备进行登记。

关键词：超高频RFID;自动登记;借还系统;uCOSII

一、设备编号检测记录机简介

RFID是公认最具发展潜力的技术，目前广泛应用在楼宇管理、仓库管理、公路交通等各个领域。设备编号检测记录机主要用于对检测区设备编号进行检测和记录，超高频RFID使用的是网源超高频远距离读取一体机，该一体机距离远，提供串口可以二次开发，可调节功率，从而调节读卡距离远近，可主动读卡和被动读卡，完全做到不停留读取标签数据，且能自动过滤相同的标签，避免重复，单卡读取时间小于 10MS，具有防碰撞读取功能，可识别多个不同标签，支持串口输出。

在实际应用中如果有多个通道可能会有信号干扰的问题，所以本文所设计的设备检测机对占地和方位会提出要求，以最大限度避免干扰的发生。同时，由于UHF标签的工作介质是电磁波，所以金属会对UHF标签产生很大的影响，金属不仅会吸收电磁波而且还会反射，从而改变电池厂的空间和强度的分布，如果金属靠近标签贴纸的天线，电磁波会被反射回来，还会与原来的电磁场相互叠加，从而引起电磁场的减弱。

为避免这个问题，使用了一个短路环偶级子天线模型，并且还加入了一个阻抗臂，可以通过调节阻抗臂长度和宽度，达到调节输入阻抗的目的，从而更好地优化天线。

本文所使用的控制器为STM32F103，选用该控制器主要是因为其具备多个串口，可以对接多个超高频RFID读写器，7个定时器使得该控制器在多任务处理方面变得更加灵活，80个多功能IO口丰富了它的外围设备及扩展能力。

二、软件功能简介

本文所述的系统涉及数据的读取、转换、存储、打包和发送。为了得到更好的实时性及稳定性，采用了uCOSII作为其操作系统。该实时操作系统功能完整，体积小，大部分为C语言代码，非常适合本文自主设计的硬件系统。

三、软件运行流程

设备编号检测记录机在启动的时候首先对控制器进行环境设置，初始化时钟及内存，使控制器能够获得最高的时钟频率及正确的内存地址，之后uCOS系统会初始化程序控制块、事件控制块等相关功能，再对超高频RFID读取器进行初始化设定，将超高频RFID设置为外部控制读卡功能，对无线发送模块24L01进行初始化，设置发射地址为约定的地址，允许 AUTO ACK，设置接收通道及配置重发次数，之后创建任务，通过设定优先级方式决定任务的调度顺序，启动调度器，任务中通过OSTimeDly（）、信号量等方式令当前任务释放CPU的控制权，各个任务间的同步将由uCOS中的信号量、消息邮箱来完成。

本文描述了基于超高频RFID技术的设备借还系统的软件设计方案，介绍了该系统的工作流程，以uCOS作为其操作系统，将硬件工作流程作为任务进行控制，这样的设计简化了后续在扩展功能的同步工作，同时使得该软件系统变得更加健壮和安全。该系统的设计和使用，不但解决了日后教学设备的管理问题，还向智慧教室的建设迈进了一步，同时成了教学工作中实践的一部分。

参考文献：

[1]吴桂斌.超高频柔性抗金属RFID标签天线研究设计[D].成都：电子科技大学，2017.

[2]刘然.RFID抗金属标签天线设计及测量[D].北京：北京邮电大学，2014.

基金项目：广州大学华软软件学院科学研究、教育教学研究项目“基于超高频RFID实验室课堂设备借还系统的研究与设计”（ky201813）。

作者简介：古智锋（1989—），男，广东梅州人，助理实验师，本科，研究方向：电子与通讯;

陈娟（1991—），女，广东梅州人，中小学二级教师，本科，研究方向：小学科学。