摘要：在深入理解物联网核心技术RFID之后，提出将ZigBee和GPS技术融进射频识别RFID读卡器中，形成一个多点自动识别、智能无线组网和实时定位的RFID识别系统的物联网开发平台。详细介绍了该平台中系统硬件部分和软件部分，同时运用ALOHA算法解决了阅读器在读取EPC电子标签数据时易出现“冲突”现象的问题。通过实验验证，该系统定位效果好，实用性强。
引言
随着互联网技术、无线传感技术、信息处理技术的快速发展，物联网技术得到越来越多的重视。2003年，美国《技术评论》提出物联网将是未来改变人们生活的十大技术之首，物联网是在计算机互联网的基础上，利用电子商品代码EPC、RFID、无线数据通信等技术，构造的一个覆盖世界上万事万物的信息网络，是独立于EPC系统和互联网技术整合的产物。物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本，另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。
ZigBee技术是一组基于IEEE 802．15．4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术，它是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线网络技术。它使用频段是全球通用的2．4GHz，该标准定义了在IEEE 802．15．4物理层(PHY)和标准媒体访问控制层(MAC)上的网络层及支持的应用服务，ZigBee联盟联盟的长期目标是能够建立基于互操作平台和配置文件的可伸缩、低成本嵌入式基础架构。物联网开发平台的搭建，对促进研究成果的转化和产学研对接也具有十分重要的意义，为最终实现“物联网”提供了一条简单、可行的途径。
1 物联网开发平台硬件设计
物联网技术核心关键就是射频识别技术(RFID)，基本的RFID系统至少包含阅读器(Reader)和RFID标签(Tag)，它具有读取速度快、存储空间大、工作距离远、穿透性强、工作环境适应强、可重复使用等多种优势。RFID标签由芯片与天线组成，每个标签具有唯一的电子编码，标签附着在物体上以表示目标对象。射频识别RFID系统框架如图1所示。
物联网另一个重要技术是无线传感网络技术，ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线网络，Zi-gBee技术以其经济、可靠、高效等优点在物联网技术中有着良好的应用前景。
ZigBee网络存在3种逻辑设备类型：协调器、路由器和终端设备。ZigBee网络由一个协调器以及多个路由器和多个终端设备组成。ZigBee网络的拓扑结构主要有3种：星型、树状和网状网络结构。ZigBee协议规范使用了IEEE802．15．4定义的物理层(PHY)和媒体介质访问控制层(MAC)，并在此基础上定义了网络层(NWK)和应用层(APL)架构。ZigBee协议的体系结构如图2所示。
ZigBee硬件电路上采用TI/Chipcon公司开发的2．4GHz IEEE 802．15．4/ZigBee片上系统解决方案CC2430/CC2431无线单片机。它免费提供ZigBee联盟认证的全面兼容的IEEE．80215．4—2003协议规范和ZigBee 2006协议规范的协议栈源代码和开发文档，集单片机仿真器、编程器、ZigBee协议分析仪、图片点阵LCD显示屏、高性能语音电路、Joystick及几种典型模拟组件为一体的开发母版，实现TI/Chipeon公司提供的ZigBee开发软件的完全无缝连接。CC2430整合了2．4GHz IEEE 802．15．4/ZigBee RF收发机CC2420以及工业标准的增强型8051MCU的卓越性能，还包括了8KB的SRAM、大容量闪存以及许多其他强大特性。CC2430在接收机传输模式下的电流损耗为25 mA，使得RFID成为针对超长电池使用寿命应用的理想解决方案。ZigBee嵌入RFID射频识别系统的电路图如图3所示。
在物联网开发平台系统中还有GPS和GPRS模块，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是一种以空中卫星为基础的高精度无线电导航的全球定位系统，在全球任何地方以及近地空间能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。GPS系统由3大部分组成：空间部分、地面控制部分、用户设备部分。GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称，位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通信技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，它只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，得到的用户数据速率却比GSM网络快得多。GPRS模块利用手机模块和SIM卡，把GPS定位到的数据进行短消息发送，告知对方物品所在的位置。
