基于射频识别(RFID)技术的特种设备安全监管信息平台开发 —— 读写模块设计、集成与实现-毕业论文.doc

1、 本科毕业论文 (科研训练、毕业设计 ) 题 目： 基于射频识别 (RFID)技术的特种设备安全监管信息平台开发 读写模块设计、集成与实现 姓 名 ： 学 院：软件学院 系： 软件工程 专 业：软件工程 年 级： 学 号： 指导教师： 职称： 年 月 摘 要 RFID(Radio Frequency Identification)射频识别是 一种利用无线射频方式在阅读器和应答器之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识 别和数据交换目的的新技术 。 因为具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点，射频识别技术己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 并取得

2、了巨大的经济效益和社会效益 。 特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的设备和设施的总称，涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道 等 设施。随着我国经济不断发展，人民生活水平不断提高，特种设备的应用规模和使用数量也不断增大。然而，在特种设备的使用与安全监管上也暴露出不少问题。 本论文采用理论和实践相结合、软件开发和硬件制作相结合的研究 方法，在研究 RFID 读写技术基础理论和应用特点后，结合特种设备监管上暴露出来的问题，提出一种将 RFID 技术应用于特种设备监管的方法以及读写模块的具体解决方案。主要采用 Linux 系统下嵌入式开发方式，研究锅炉电子标签的数据标准、数据 传输 和

3、数据加密 方式， 借由 博创 ARM2410 S 开发板，完成 SkyModule M2 射频识别卡与特种设备电子标签上数据的读写，实现特种设备上电子标签和手持阅读器的信息交互功能。 关键字 ： RFID； ARM2410-S； Linux； SkyeModule M2 Abstract RFID is a new technology in the use of radio frequency readers and transponders between the non-contact two-way data transmission to achieve the purpose of

4、 identification and data exchange.Because of its advantages of non-contact, long distance work, suitable for harsh environment and identification of moving object.RFID technology has been widely used in industrial automation, business automation.transportation control and management, and other field

5、s and it has made great economic and Social benefits. Special equipment is a generic term which involved in the safety of Peoples lives,greater risk of equipment and facilities, involving life safety, greater risk of boilers, pressure vessels, pressure pipes and other facilities. As the development

6、of Chinas economic, and the improving of peoples living standards continuously, the application of special equipment size and the number has been increased use. However,in the use of special equipment and security monitoring also exposed some problems. This paper used the integrated methods of theor

7、y and practice, software development and hardware production methods,After the study basic theory of which RFID to read and write and the characteristics of how it applied.I raised a method and Read-Write solution how should RFID applied to the monitoring of special equipment,based the problem of mo

8、nitoring special equipment.I Mainly used the development of embedded Linux systems, study the electronic tags on the boiler data standards, data transmission and data encryption method, completed SkyModule M2 radio frequency identification cards and special equipment electronic data on the label of

9、Reading Writing, and special equipment on the handheld electronic tags and readers information interactive features,by the Borch ARM2410-S development board. Key words： RFID； ARM2410-S； Linux； SkyeModule M2 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 引言 .1 1.2 射频识别技术简介 .1 1.3 射频识别的发展历程 .3 1.3.1 RFID 技术发展的历程表 .4 1.3.2 RFID 技

10、术国内外发展状况 .4 1.4 无线射频识别技术的应用 .5 1.5 特种设备与 RFID.10 1.5.1 特种设备简介 .10 1.5.2 特种设备安全监管制度 .11 1.5.3 特种设备安全监管缺陷 .13 1.5.4 RFID 在特种设备监管中的优势 .14 1.6 论文结构与主要工作 .14 第二章 射频识别技术的工作原理 . 15 2.1 RFID 系统的组成 .15 2.1.1 电子标签 .15 2.1.2 阅读器 .17 2.1.3 天线 .18 2.2 RFID 的工作原理 .18 2.3 反碰撞算法 .20 2.3.1 空分多路法 .21 2.3.2 频分多路法 .21

11、2.3.3 时分多路法 .21 2.3.4 码分多路法 .22 2.4 通信数据的安全性 .22 第三章 嵌入式系统开发环境简介 . 24 3.1 嵌入式系统 .24 3.1.1 嵌入式系统简介 .24 3.1.2 嵌入式系统的特点 .24 3.1.3 嵌入式开发注意事项 .25 3.2 Linux 操作系统 .25 3.3 嵌入式 Linux 开发平台 .26 3.3.1 博创 UP-NetARM2410-S开发板介绍 .26 3.3.2 嵌入式 Linux 开发流程 .29 3.4 关于 RFID 的 Skyetek 开发平台简介 .30 第四章 基于 RFID 的特种设备 安全监管信息平

12、台 . 32 4.1 系统总体设计 .32 4.2 ROAS 系统设计 .32 4.3 锅检所系统 .34 4.3.1 系统登 陆 .34 4.3.2 预警即将过期设备 .34 4.3.3 制定检验计划 .35 4.3.4 接收检验计划 .35 4.3.5 准备检验现场 .36 4.4 现场检验系统 .37 4.4.1 查看所有检验任务 .37 4.4.2 查看设备历史数据 .38 4.4.3 填写设备详细信息 .38 第五章 RFID 读写模块的设计与实现 . 42 5.1 串口通讯概述 .42 5.1.1 RS-232 通讯原理 .42 5.1.2 串口通讯流程 .43 5.2 Linux

13、 下串口通讯实现 .44 5.2.1 头文件 .44 5.2.2 打开串口 .44 5.2.3 设置串口 .44 5.2.4 读写串口 .45 5.2.5 关闭串口 .46 5.2.6 串口读写程序示例 .46 5.3 SkyeModule M2 模块简介 .47 5.3.1 SkyeModule M2 优点 .47 5.3.2 SkyeModule M2 支持的标签协议 .48 5.3.3 SkyeModule 与 RS-232 的连接 .49 5.4 SkyeModule M2 读写命令 .50 5.4.1 命令传输格式 .50 5.4.2 命令参数解析 .50 5.4.3 Respons

14、e 数据分析 .53 5.5 系统运行结果 .54 5.5.1 选择标签类型 .54 5.5.2 读取标签数据 .56 5.5.3 写入标签数据 .57 第六章 总结 . 60 致谢 . 61 参考文献 . 62 Contents Chapter 1 Exordium. 1 1.1 Instruction . 1 1.2 RFID Overview . 1 1.3 The development of RFID . 3 1.3.1 RFID technology development process table . 4 1.3.2 RFID technology development at

15、 home and abroad . 4 1.4 RFID technology applications . 5 1.5 Special Equipment and RFID. 10 1.5.1 Introduction of Special equipment . 10 1.5.2 Special equipment safety control system . 11 1.5.3 Special equipment safety regulatory shortcomings . 13 1.5.4 RFID in the supervision of special equipment

16、advantage . 14 1.6 The structure of this theme and the main work. 14 Chapter 2 RFID technology works. 15 2.1 RFID System components . 15 2.1.1 Electronics Tags. 15 2.1.2 Reader . 17 2.1.3 Antenna . 18 2.2 The working principle of RFID . 18 2.3 Anti-collision Algorithm . 20 2.3.1 Space Division Multiple Access. 21 2.3.2 Frequency Division Multiple Access . 21 2.3.3 Time Division Multiple Access . 21 2.3.4 Code Division Multiple Access . 22 2.4 The security of communications data . 22 Chapter 3 Embedded Systems Development Environment Profile. 24 3.1 Embedded Systems . 24 3.1.1 Embedded