道运输物流业是我国现代经济发展中的一个新型产业,已逐渐成为我国现代经济发展中的重要组成部分[1]。本文介绍了一种利用ARM 来实现物流定位系统的手持查询终端，该查询终端使用简便、实用、功能齐全, 可用于防止贵重物品在物流运输中发生丢包的意外，并且可以通过GPS 及GPRS 向物流管理中心提供查询物品当前信息的服务。
本系统工作原理图如图1 所示。在物品装车前，使用者先把本系统的RFID 标签放置在每一个物品的包装中，然后在物品装车时, 通过RFID 把物品信息录入到手持查询终端中。这样，当车在行驶时，手持查询终端每隔一定时间就会自动向物品RFID 发出询问信息。如果有任何一个物品上的RFID没有应答，终端就会发出丢包提示信息，并把丢包信息及信息通过GPRS 传输给物流管理中心；而如果每一个都有应答，那么，终端将直接把信息发给物流管理中心。
本系统主要采用模块化的设计思想。根据目前物流定位查询系统的发展需求和技术方案的比较，所确定的本系统的硬件构成电原理图如图2 所示。
本手持查询终端硬件设计中的主控模块采用S3C2440 为微处理器的开发板，它拥有较大的SDRAM 内存和FLASH存储器，并且拥有一块可以高清晰显示的3.5 in LCD 屏，其外围接口也比较丰富。
本系统的主模块采用ARM 芯片来提供DSP、Java 应用系统解决方案，从而极大地缩短了产品设计时间[2]。本系统设计图如图3 所示，其设计的板上资源如下 [3] ：
(1) 物品端RFID 设计：物品RFID 可采用MSP430F2011 和2.4 GHz 无线 构成RFID 模块。具有显著的低功耗特点，仅仅使用3.3 V 纽扣电池就能工作很长时间。该模块提供有Spy-Bi 下载口，还有2 个发光二极管和2 个用户IO 口。其中的MSP430 单片机没有使用外部晶振，而使用内部DCO，因而可以有效地简化系统，同时又能满足物流标签的要求[5]。其设计框图如图4 所示。
(2) 手持查询终端的RFID 设计：本设计的RFID 中心节点是连接在ARM 芯片上的，而开发板正好提供有一个含有6 个GPIO 引脚、电源线 是开发板按键电和SPI 接口复用的一个外部插座，但是，CON8 是单排2 mm 间距的排针接口，需要自己设计制作一个转接板，以将其与nRF24L01 相连。开发板与nRF24L01 的硬件连接电如图5 所示。
(3) 射频模块的硬件电：由于2.4 GHz 无线 采用的是SoC 设计，因而只需少量外围元件便可组成射频收发电。而采用GMSK 调制，其速率可达到1 Mb/s ；该模块具有125 个频道，可满足跳频和多频道需求；同时内置硬件CRC 检错电和协议，可减少软件开销；系统的发射功率和工作频率等所有工作参数可全部通过软件设置；1.9~3.6 V低电压工作，功耗很低；而RF 收发器却能以非常高的速率发送数据；采用芯片上内嵌的DuoCeiver 双信道接收模式可同时接收2 个nRF2401 的数据[4]。本设计就采用了nRF2401 芯片来进行设计。图6 所示为nRF24L01 的外围电图。
需要说明的是， 图6 所示的部分硬件电只构成了nRF24L01 的前端部分，主要包括电源、晶振、天线、滤波电和数字控制端口等[6]。
对于GPS 模块的选型，本系统对精度和启动速度的要求并不苛刻。高性能和高精度的模块必然高价格，对于控制开发的成本不利[7]。经过对各个厂家的GPS 模块的综合比较，认为飞凌公司生产的GPS 模块比较合适。这款GPS 模块适合搭配ARM 开发板使用，而且模块自带备份电池，对于保存信息和加快GPS 寻星速度有帮助。本系统设计时将开发板COM3 分配给GPS 模块，由于该GPS 模块提供的是RS232电平的串口，而这款Micro2440 的COM3 是3.3 V TTL 电平的，所以，本系统还需要一个TTL 转RS232 的电平转换电，这里采用的电平转换电设计如图7 所示。
通用分组无线业务(General Packet Radio Service，GPRS) 能提供比现有GSM 网 96 kb/s 更高的传输速率，该方式采用与GSM 相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的TDMA 帧结构[8]。因此 , 本系统采用GPRS 模块来与物流管理中心的服务器进行数据的交换和传输。
GPRS 模块采用MC35i，因为MC35i 在实际生产生活中运用比较广泛，质量可靠，性能优越，并且价格比较低廉。本系统在设计时将开发板的COM2 分配给GPRS 模块，并与GPS 模块同样采用专用电平转换转接板，以使ARM9 芯片和GPRS 模块相连。其连接原理图如图8 所示。
本手持查询终端的程序设计采用Linux-2.6.32.2 为开发，同时以Qtopoia 2.2.0 为开发平台来开发嵌入式软件及图形界面。其中，嵌入式软件开发必须建立交叉编译，所有程序代码的编写调试工作都要在PC 机上完成，而经过编译连接生成的可执行文件则需要放在ARM 板上的Linux 系统中调试运行[9]。
本设计的图形界面是利用Qt Designer 设计而成的，可为用户提供良好的人机交互接口[10]，净空法师近况主要包括条形码扫描、查询标签、查看记录、GPS 信息、GPRS 发送数据、信息上传、上传设置、用户信息和有关本程序的功能。系统功能框图如图9 所示。
本物流定位查询系统结合了GPS 全球定位技术、RFID射频识别、移动通信和嵌入式技术，可实现物流定位查询系统的需求。本系统通过提供一个良好的用户界面，给操作者带来了便利。其中，低功耗的MSP430+nRF24L01 方案提高了RFID 电源的使用寿命，具有很高的市场利用价值。
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