基于pcDuino的nfc系统设计
电子信息工程 201110348 胡嘉宸
指导教师 伍忠东（教授）
摘要：基于pcDuino的NFC托运行李系统以pcDuino为核心，通过连接PN532模块搭建数据读写设备，通过PC客户端对pcDuino进行控制。NPC模块对电子行李标签发送一定频率的射频场，对电子行李标签进行读写操作。pcDuino接收并处理数据之后，通过PL2303模块，将处理之后数据在PC客户端上进行显示。
NFC技术的特点为非可视，对方向和距离敏感度不高。在增加正确率的同时，缩短的处理每件行李的时间，提高了效率。此外，NFC行李托运系统使用M1卡代替原来的纸质标签，可重复利用，更加环保。
关键词：pcDuino；NFC；PC客户端；电子行李标签
1 引言
飞机已经慢慢成为人们出行的主要方式之一，人们在享受飞机带来的便捷和快速的同时，越来越多行李托运的问题困扰着乘客和运营商。传统条码对识别法由于其固有缺陷，导致对行李检测成功率较低，急需另外一种技术来改善这一现状。
2 系统总体设计
系统分为两大部分：第一部分是控制端，控制端以PC为控制核心，通过串口与数据端进行通信。第二部分是数据端，数据端以pcDuino为控制核心，外接NFC模块、串口模块等外围设备，NFC模块完成与电子标签数据交换的任务，串口模块用于数据在控制端数据段之间的传输。系统的总体流程图如图1所示。
图1 系统总体流程图
系统一个由四部分组成：PC端上位机部分、核心模块部分、NFC模块部分和外围电路部分。各部分组成如下：
（1）PC端上位机部分为C#语言编写的PC端程序；
（2）核心模块由pcDuino单片机连接显示器组成的，为本系统的中央处理器；
（3）NFC模块部分由pcDuino连接NFC PN532 Shield构成，为本系统的数据通信的核心；
（4）外围电路由PL2303模块连接PC机组成，完成数据传输的功能；
3 控制端功能
PC机客户端使用C#语言编写，用户可以通过NFC行李托运管理系统进行控制。其系统主页面如图2所示。
图2 系统主页面
控制端以PC为控制核心，通过串口与数据端进行通信。首先，数据端与PC建立连接后初始化，控制端通过单总线将指令和数据逐位传送到pcDuino的数据缓存器中，接受到指令pcDuino会先进行判断，若是读取数据，NFC模块通过射频技术读取电子标签中的数据，根据SPI协议将数据发送回pcDuino，再通过串口将数据传到控制；若是录入数据，pcDuino会将缓存器中的数据通过SPI协议传到NFC模块，再由NFC模块通过射频技术将数据写入电子标签。
图3 系统运行界面
如图3所示，在系统运行时，在左边的八个文本框内分别输入“航班”、“日期”、“姓名”、“证件号码”、“电话号码”、“电子邮箱”、“出发地”、“目的地”的行李信息，将电子标签放在NFC感应线圈旁，再按“发送数据”，在右边的接受区将会显示“Write Successful”。在系统空闲的情况下，将电子标签放在NFC感应线圈旁，点击“读取数据”，就能将卡中数据读出，并传送到系统中。
4 数据端介绍
1、下位机系统主控芯片采用的是pcDuino3。pcDuino3是LinkSprite公司生产的一款Mini PC，pcDuino3的硬件性能指标远超树莓派，性能稳定，做工精良。它集成了高性价比的ARM内核、USB口等，其主要的特征是可以支持Ubantu Linux和Android。pcDuino3核心为一颗极具性价比的A20 CPU，其主频最高可达1GHz，因此选择pcDuino3作为本次系统的核心芯片。
2、NFC PN532 Shield是本系统的关键部分，完成于电子标签之间的数据交换。PN532是一个高度集成的芯片，集非接触式读写芯片于一体，它带40KB ROM和1 KB RAM的80C51微控制器内核，集成了在13.56MHz多种主被动通信方式。PN532传输模块一共有6中不同的工作模式：
(1)读卡器模式：支持ISO/IEO 14443A/MIFARE机制；
(2)读卡器模式：支持FeliCa机制；
(3)读卡器模式：支持ISO/IEO 14443B机制；
(4)卡操作模式：支持ISO/IEO 14443A/MIFARE机制；
(5)卡操作模式：支持FeliCa机制；
(6)ISO/IEC18092，ECM340点对点。
PN532它同时支持3种接口，分别是SPI、I2C和URAT，此系统将采用SPI作为接口。
3、系统通信采用串口通信（Serial Communications），串口按位（bit）发送和接收字节。在这里使用PL2303芯片作为RS232-USB转换器，连接计算机和pcDuino3。PL2303拥有耗能低，操作简单和速度快等特点，在这里波特率选择9600。
5 总结
通过设计这款操作简单、价格低廉、稳定可靠的行李托运系统，用户可以通过与电脑进行简答的对话的方式，改善了托运行李的扫描方式，从根本提高了识别率。因此，基于NFC的行李托运系统的研究设计意义重大。
参考文献
[1] 李潇海. pcDuino开发实战[M]. 北京：机械工业出版社，2014
[2] 游战清. 李苏剑. 无线射频识别技术理论语应用. 北京：电子工业出版社，2004
[3] 曹卫彬. C/C++串口通信典型应用实例编程实践[M]. 北京：电子工业出版社，2009
[4] Klaus Finkenzeller. 射频识别技术（第3版）[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2009
[5] 陈海藩，牟永敏. 面向对象程序设计使用教程. 清华大学出版社，2002
[6] 邓良松，刘海岩，陆丽娜. 软件工程. 西安电子科技大学出版社.2004
Based on pcDuino NFC system design
Electronic and Information Engineering 201110348 HuJiachen
Instructor WU Zhong-dong(professor)
Abstract:pcDuino-based NFC baggage system using pcDuino as the core of control. Data read-write device is built by connecting with PN532 shield,through the PC Client, user can control pcDuino . NFC shield send certain RF fields to the electronic baggage tag, then the data can be wrote or read. After pcDuino receive data and manipulate it, the result display on the PC Client through PL2303 module.
NFC is a technology which is non-visual and has little relationship with direction and distance. Increasing accuracy while shortening the processing time of treating each baggage , the system improves efficiency. In addition , NFC baggage system uses M1 card instead of paper labels ,which is reusable and more environmentally friendly.
Keywords:PcDuino;NFC;PC Client;Electronic Luggage Tags；
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