【基于物联网的智慧物流模式的实现12000字（论文）】

第第页共34页基于物联网的智慧物流模式的实现目录TOC\o"1-3"\f\h\u1.1课题需求概述 11.1.1企业需求概述 11.1.2社会经济需求概述 11.1.3消费者需求概述 21.1.4课题相关概念概述 21.2软硬件功能需求概述 31.3本章小结 52概要设计 62.1系统架构 62.1.1构建基于物联网技术的感知端 62.1.2构建基于现代通信技术的传输层 72.1.3构建基于用户需求的应用层 82.2开发环境 82.2.2开发语言 102.2.3系统概述 112.3本章小结 113详细设计 123.1硬件设计 123.1.1STM32F103ZET6 123.1.2OLED介绍 143.1.3DHT11介绍 153.1.4Y13R介绍 173.1.5GPS介绍 183.1.6无线ESP8266介绍 203.2软件设计 213.2.1软件初始化 223.2.2T—LINK物联网云平台 243.3本章小结 264测试 274.1整体效果 274.2功能模块测试 274.3测试总结 305结论 315.1总结 315.2展望 32参考文献 331需求分析1.1课题需求概述1.1.1企业需求概述随着电子商务兴起、市场经济的高速发展，各类企业、商业逐渐参与到第三方物流服务。随着网上购物用户量的剧增，物流产业的迅速发展，物流的运输也渐渐出现了许多新的问题和挑战。越来越多企业意识到传统的物流管理方式已渐渐跟不上现代物流的需求，传统物流耗费了企业自身大量的人力和物力。于是出现了大量的以客户为核心，通过构建多种面向客户的业务流程并支持各种形式、需求的现代化企业的业务模式物流企业。对物流企业而言，他们迫切需要降低物流成本，提高企业利润，因此就需要提高该物流的作业效率，节约人力资源并实现人力资源的充分利用，同时也要减少人为出错的可能性。智慧物流可以极大限度的降低物流业、制造业等各行业在各方面的成本，不断地为企业提高利润，减少资源的浪费。智慧物流通过射频识别、红外感应等现代化技术，可以实时获取物流过程中的各种信息并进行存储和信息交换；能够有效的整合物流信息，加强物流管理。1.1.2社会经济需求概述物流业是物联网早就落地的行业之一，最近几年物联网技术发展迅速，可以为物流管理提供大部分的技术支持。物流系统通过采用红外、激光、编码、认址、自动识别、传感、RFID、GPD、移动计算技术、无线网络传输技术、基础通信网络技术和互联网技术等高新技术，实现物流系统全过程管理的信息化、网络化、集成化、智能化、柔性化、敏捷化、可视化，全面开创智慧物流新时代[1]。面对我国产业的不断升级和转型，加快物流产业的发展是整个社会发展进步的需求，在我国经济中市场经济发挥着主导作用，在全球范围内发展经济是重中之重。而要加快物流产业的发展，就要不断研究、开发和提高物流管理的先进技术，不断培养和挖掘物流方面的人才。物流网这一个新兴的概念可以通过各种各样智能化的应用可以克服传统物流产业中的各方面问题，从而使物流管理变得更加自动化、可视化、信息化、网络化、敏捷化等，可以说是在传统物流的劣势时期看到了物流产业未来发展方向的曙光。由于这样的种种优势，基于物联网的智慧物流模式的实现受到了广泛的专注。智慧物流的加入，将带来更加快速、便捷的发展，它将运输、配送、管理等多种功能集于一体，打破了传统物流的限制，利用新兴信息化技术奖物流产业推向一个高峰。1.1.3消费者需求概述消费者是支持物流的一个庞大群体，每天有成千上万的订单在网上交易，各种各样的物品通过物流的配送流转的国内各个地方，甚至还有海外货物也进入中国大陆成为物流的一员。物流将整个地球的商品链接了起来，使消费者不出门便可得到自己想要的货物。但是，对消费者而言，物流的速度和质量是最令人担心的。当消费者满怀期待的在网上交易后以为几天后便可拿到自己心仪的物品，但物流的速度往往不能让人开心。消费者在查看物流信息时只能看到物流的站点情况，无法实时获取物流的详细信息；有时候物流到了，消费者才发现自己的物品坏掉了，比如食物。因此，消费者就需要一个更新换代的物流模式，可以为消费者节约成本，让消费者放心、轻松的网上购物。智慧物流借助各种各样的先进信息技术，为消费者提供货物的跟踪信息和所处环境信息等，增加消费者购买的的信心。1.1.4课题相关概念概述（1）物联网：物联网的概念早在1999年就已经提出。“物联网”（InternetofThings）就是利用射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等设备，按照约定的协议，把物品与互联网连接起来，进行信息交换及通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控、管理的一种网络，它的目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理[2]。因此、通过物联网，就可以在全世界进行各种物品的信息交换。物联网一般分为感知层、传输层与应用层。（2）智慧物流：2014年3月召开的全国标准化工作会议标示着我国标准化改革正式拉开了序幕，物流标准化工作也得到了国家领导、各级政府部门、社会团体的重视，越来越多的企业将标准和品牌相结合[3]。智慧物流的概念是在传统物流的基础上提出来的新的物流运作模式。它是以提供最佳服务，节省最多资源的无用消耗和挺高物流效率为目的，采用先进的信息采集、处理和管理技术、物联网技术，用科学的方法来实现物流整个作业过程的智能化、便捷化、信息化管理。智慧物流是在物联网的基础上，进行运输、存储、配送、包装等任务，货物从商家向客户运输的整个过程，为商家提供了最大化利润，同时也为客户提供了最佳的服务体验。智慧物流只需要消耗很少的资源，就能实现最大限度地保护整体智能社会物流管理体系[4]。（3）物联网应用于物流的原理：鉴于物流企业在传统供应链中的独特位置，物流企业对信息资源的掌握比较集中，物流企业设定了货物的存储、配送、运输等环节。物流企业可以对每个具体的物品进行监控，利用数据库和网络将物品的信息进行共享的举措突破了传统信息共享的困难，解决了信息传播的延迟，为供应链的各个环节的利用提供的便利，因此物流企业就可以通过对其他物流企业所共享的信息进行准确无误的分心判断，以掌握物品市场的供求情况为自身提供契机[6]。物联网是各类传感器和各种物体的纽带，通过他们之间密切的连接并接入到互联网，将人与物结合起来是体现整个人类社会和自然环境的智慧所在。物联网可以在全球范围内对每个有EPC电子标签的物品进行追踪和监控，提高了货物生产、配送、存储等环节的监控水平，将成为继条码技术后的一项全新技术，从根本上改变供应链管理的原始手段[7]。1.2软硬件功能需求概述依据企业、社会、消费者对智慧物流的需求和毕业设计任务书的要求，本次基于物联网的智慧物流模式的实现毕业设计的功能主要有以下几点：实时定位：通过GPS技术可以实现物流过程中对货物的实时定位和跟踪，如某公司为了监管业务员的行程情况而采用的GPS系统，可以通过手机监控平台实施查看业务员所在详细位置，如图1.1。图1.1监管业务员系统显示货物信息：通过RFID射频识别，获取货物的信息，并在OLED显示屏上显示出来，例如在大型企业、政府机关门禁考勤或小区门禁系统这些领域中，RFID出现的最为频繁，公司职员可以通过扫卡及时签到签退，并显示员工的信息等，如图1.2。图1.2企业门禁考勤货物环境信息：利用温湿度传感器随时获取货物所处环境的温湿度，便于物流公司与消费者及时获取货物环境信息。注册、登录信息查询：借助物联网平台实现注册、登录，可在电脑端和手机端随时查看物流信息和货物环境信息。如图1.3。图1,3注册登录信息查询1.3本章小结本章通过对课题从企业、社会经济、消费者三个方面进行需求分析后，得出了本系统需要具备的功能，进行了软硬件功能设计概述。2概要设计2.1系统架构物联网体系架构由感知互动层、网络传输层和应用服务层组成，如图1所示。感知互动层是物联体系架构的基础，是物理世界与信息世界之间联系的纽扣。网络传输层主要通过互联网、卫星网等无线设备实现信息间的有效传输和通信。应用服务层主要将物联网技术与生活中的各行业系统联系起来，实现物物相联的效果。如图2.1。图2.1系统总体结构图2.1.1构建基于物联网技术的感知端智慧物流的建立是基于物联网技术普及的基础上的，而物流信息的全面感知又是建设智慧物流系统的首要前提，这也就提出了建立智慧物流的第一个环节[8]。前面已经提及感知层主要是利用各种感知、传感技术来实现信息的全面采集，在现阶段，条形码、红外传感、RFID等物联网技术的应用，已经给物流业带来了巨变，只有全面获取各种物流信息，建立相应数据库，才能奠定好智慧物流的坚实基础。如：物流车辆上的GPS定位系统，除了可以最优化行车路线外，还可以监控车辆行驶过程中的所有情况，特别是在出现突发状况时可以快速做出应急反应，做到全程监控、全程管理[9]，如图2.2。信息处理数据交换和管理系统阅读器阅读器模块信息处理数据交换和管理系统阅读器阅读器模块天线产品编码信息某一频率信号电子标签天线芯片图2.2RFID工作原理图2.1.2构建基于现代通信技术的传输层目前，传输层的建立是基于现有通信网络和互联网的融合网络之上的，它可以实现物流过程中各种信息的分类、初步处理、传输等[10]。在传输层，网络中的数据传输和交换技术是透明的，只需要传输服务，其具体功能包括路由选择、拥塞控制以及网际互联等。物流运营商可以通过传输层方便地获取感知层得到的各种信息并准确地传送到支撑层，因此，传输层是连接感知层和支撑层的桥梁。2.1.3构建基于用户需求的应用层应用层是展示前期所有工作成果的信息平台，是一个面向整个物流系统集成化、智能化的物流信息管理中心，是实现物流高效运作和实现物流服务提供商集成的技术平台。通过对支撑层数据的进行分类、整理，建立用户所需的信息平台，完成对整个物流的统一高效管理。根据用户的不同需要，应用层可以由不同模块来构成，如物流企业模块、供货商模块、顾客模块、售后服务模块等[11]。同时不同模块下又可以建立不同的系统，如在供货商模块中可以建立库存信息系统，商品信息系统等。针对不同用户可以设计出多样化的服务，尽可能方便客户的使用，帮助客户完成正确的决策。应用服务层包括数据互换平台，公共服务平台和用户服务平台。物流领域中的应用服务层技术包括EDI、物流信息系统等[12]。简单来描述物联网技术在智慧物流管理上的一个应用：某现代物流公司在每辆运输工具上安装GPS卫星定位系统，每件货物通过RFID芯片储存信息，货物的RFID芯片在物流过程中，物流公司以及客户可以网络客户端了解RFID货品当前的具体位置，以及环境信息。同时，在运输过程中，客户的要求可能也会有变化，物流公司可以对货物的运送储存方式进行相应调整，达到全程管控货物，而货物丢失，误送也可以避免。可以按照实际情况调度车辆路线，比如规避前方拥堵路段，维修路段等，从而达到最大可能缩短运送时间，减少可能的损失，及时满足客户需求。通过货物上的RFID芯片，货物装载时，经过扫描设备，自动录入物品信息，卸货检验后，经过读取RFID通道，将物品放置到可读取RFID芯片信息的货架，物品信息就自动储存在信息系统，这样能精确定位物品，缩短物流作业时间，提高工作效率，减少人工成本。利用智慧物流管理，此物流公司在整个物流过程中，能够完全实时掌控货品情况，有效调配资源，为客户提供高效准确的物流服务[13]。2.2开发环境2.2.1keiluVisionkeiluVision4和keiluVision5uVision为Keil公司开发的一个集成开发环境，它包括工程管理、源代码编程、编译设置、下载调试和模拟仿真等功能。Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。目前，Keil公司开发的uVision有uVision2、uVision3、uVision4、uVision5。其中KeiluVision3是一款可用于多种MCU的集成开发环境(IDE)，该IDE同时也是PK51及其它开发套件的一个重要组件。除增加了源代码、功能导航器、模板编辑以及改进的搜索功能外，uVision3还提供了一个配置向导功能，加速了启动代码和配置文件的生成。此外其内置的仿真器可模拟目标MCU，包括指令集、片上外围设备及外部信号等。uVision3提供逻辑分析器，可监控基于MCUI/O引脚和外设状态变化下的程序变量。于2009年2月发布的KeiluVision4在Keil3版本的基础上引入了灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，新的用户界面可以更好的利用屏幕空间和更有效的组织多个窗口，提供一个整洁、高效的环境来开发应用程序。最新版本的Keil4支持更多最新的ARM芯片，其编译器、调试工具实现了与ARM器件的完美匹配。在本次设计中使用了keiluVision4和keiluVision5两个版本的软件，这两款软件在功能上没有太大的差别，软件图标如图2.3。图2.3Keil（2）J-Link仿真器介绍J-Link是SEGGER公司为支持仿真ARM内核芯片推出的JTAG仿真器。配合IAREWAR，RealView等集成开发环境支持所ARM7/ARM9/ARM11,CortexM0/M1/M3/M4,CortexA5/A8/A9等内核芯片的仿真，操作方便、连接方便。如图2.4。 图2.4J—LINK仿真器2.2.2开发语言本系统采用C语言为开发语言，C语言是一门通用计算机编程语言，应用广泛。C语言是一个有结构化程序设计、具有变量作用域以及递归功能的过程式语言，它将高级语言及基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。它只有32个保留字，部分的变量类型可以转换。C语言与面向对象的程序设计语言截然不同，到如今C语言依然有很大的生命力是因为C语言有它不可替代的几个特点：语言简洁，紧凑，使用方便，灵活；运算丰富，试用的范围广；数据结构丰富；编程限制少，自由度大；可以直接对硬件操作；生成的代码质量高，程序执行效率高；C语言编写的程序移植性好。2.2.3系统概述本系统是基于STM32的数据采集的硬件设计和软件设计。数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用[14]。本文介绍的重点是射频数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机芯片。数据采集与通信控制采用了模块化的设计,数据采集与通信控制采用了单片机STM32来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括显示模块和串行接口部分。该系统由程序直接控制STM32芯片。RFID读卡器读取到射频卡的信息，经由串口发送给处理器。软件部分应用C语言编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。如图2.5。温湿度RFIDOLEDGPS温湿度RFIDOLEDGPS云平台手机端PC端MCU2.3本章小结本章主要阐述了系统架构，介绍了系统的开发环境和开发语言，并对整个系统的功能结构设计进行了阐述。3详细设计3.1硬件设计3.1.1STM32F103ZET6STM32F103ZET6是意法半导体公司基于Cortex-M3内核设计，功能强大的一款优秀的工业级单片机[24]。它是32位微控制器，有144个引脚。512K片内FLASH（相当于硬盘）,64K片内RAM（相当于内存）,片内FLASH支持在线编程(IAP).高达72M的频率,数据,指令分别走不同的流水线,以确保CPU运行速度达到最大化.通过片内BOOT区,可实现串口下载程序(ISP).片内双RC晶振,提供8M和32K的频率.支持片外高速晶振(8M),和片外低速晶振(32K).其中片外低速晶振可用于CPU的实时时钟,带后备电源引脚,用于掉电后的时钟行走.42个16位的后备寄存器(可以理解为电池保存的RAM),利用外置的纽扣电池,和实现掉电数据保存功能.支持JTAG,SWD调试.配合廉价的J-LINK,实现高速低成本的开发调试方案.多达80个IO(大部分兼容5V逻辑),4个通用定时器,2个高级定时器,2个基本定时器,3路SPI接口,2路I2S接口,2路I2C接口,5路USART,一个USB从设备接口,一个CAN接通道的12位AD输入,2路共2通道的12位DA输出.支持片外独立电压基准.CPU操作电压范围:2.0-3.6V.模块实物图如图3.1，引脚说明如图3.2。图3.1模块实物图图3.2STM32F103ZET63.1.2OLED介绍OLED，即有机发光二极管。OLED由于同时具备自发光，不需要背光源，对比度高，厚度薄。视角广、反应速度快、可用于挠曲线面板、使用温度范围广、构造及制程交简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术[15]。以目前的技术，OLED的尺寸还难以大型化，但是分辨率却可以做到很高。在本设计中我用到的是中景园电子的0.96寸OLED显示屏，该屏有以下特点：（1）0.96寸OLED有黄蓝、白、蓝三种颜色可选：其中黄蓝是屏上1/4部分为黄光，下3/4为蓝;而且是固定区域显示固定颜色，颜色和显示区域均不能修改；白光则为纯白，也就是黑底白字；蓝色则为纯蓝，也是黑底蓝字。分辨率为128*64多种接口方式：OLED裸屏总共接口种类包括：6800/8080两种并行接口方式、3线或4线的串行SPI接口方式、IIC接口方式，这五种接口方式是通过屏上的BS0~BS2来配置的。中景园电子的本屏开发了两种接口的Demo板，接口分别为七针的SPI/IIC兼容模块，四针的IIC模块。不需要高压，直接接3.3V就可以工作了。引脚介绍如表3.1，引脚说明如图3.3，模块实物展示如图3.4。表3.1OLED引脚介绍引脚号引脚名称引脚说明1SDA数据管脚2SCL时钟管脚3GND地4VCC电源图3.3OLED图3.4模块实物图3.1.3DHT11介绍本设计中温湿度传感器采用的是四针单排引脚的DHT11。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它采用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保其有较高的可靠性和稳定性[16]。此传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，供电电压为3—5.5V。所以该产品具有超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。DHT11传感器有超小的体积和极低的功耗，信号传输距离可达20米以上。它的精度：湿度+-5%RH、温度+-2℃，量程：湿度20-90%RH，温度0~50℃。DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯与同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，MCU发送一次信号开始后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送相应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集。本设计中采用三线制数字温湿度传感器DHT11。引脚介绍如表3.2，引脚说明如图3.5。模块实物图如图3.6。表3.2DHT11引脚介绍引脚号引脚名称引脚说明1VCC电源2DATA小板开关数字量输出接口3GND地图3.5DHT11图3.6模块实物图3.1.4Y13R介绍RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别技术）是近几年发展起来的信息处理、识别技术，被称为本世纪十大新技术之一[17]。其主要核心部件是电子标签，直径不足2mm，存储数据量高达2的96次方以上。通过距几厘米至几米内传感器发射的无线电波，可读取到电子标签内存储的信息，并识别它所代表的物件身份等。与传统条形码识别技术相比，RFID具有快速扫描、体积小、信息容量大、耐久性强、可重复使用、保密性高等的优势。本设计中我采用的RFID是Y13R，工作电压为3~5.5V，温度承受范围广：-20℃~85℃。串口协议支持0~FF的全数据的传送，且带有自同步功能，无需超时。串口默认波特率9600,1位起始位，1位停止位，8位数据位，无奇偶校验。Y13R引脚介绍如表3.3，引脚说明如图3.7，模块实物如图3.8。表3.3引脚介绍引脚号引脚名称引脚说明1SCLIIC时钟2SDAIIC数据3RXDUART接收4TXDUART发送5BE-蜂鸣器负极6BE+蜂鸣器正极7B484的B端8A484的A端9232R232的接收10232T232的发送11GND地12VCC电源图3.7Y13R图3.8模块实物图3.1.5GPS介绍本设计中采用的GPS模块为NEO—5M—0—001，它的体积很小为16.0*12.2mm，50个通道的u-blox引擎，1百多万个有效相关器，热启动和辅助启动首次定位时间小于1秒，-160dBm的SuperSense捕获和跟踪灵敏度，具备KickStart功能，型号微弱时可实现加速启动，4Hz的定位更新速率。电压范围2.7V–3.6V，适用温度范围广：运行温度为-40℃-+85℃，存储温度为-40℃-+85℃。为了加强接受信号的强度，本设计还使用到GPS天线：GPSAntenna。引脚介绍如表3.4，引脚说明如图3.9，模块实物图如图3.10。表3.4GPS引脚介绍引脚号引脚名称引脚说明1VCC电源2GND地3TXD串口发送脚4RXD串口接收脚5PPS时钟脉冲接收脚图3.9GPS图3.10模块实物图3.1.6无线ESP8266介绍ESP8266是一个完整且自成体系的Wi-Fi网络解决方案，能够搭载软件应用，或通过另一个应用处理器卸载所有Wi-Fi网络功能[18]。ESP8266具有强大的片上处理和存储能力，使其可以通过GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备，实现最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。ESP8266高度片内集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。ESP8266内置TCP/IP协议栈、TR开关、balun、LAN、功率放大器和匹配网络内置PLL、稳压器和电源管理组件。断电时泄露电流小于10uA，它具有超低功耗和最大集成度的优点。引脚介绍如表3.5，用脚说明见图3.11。模块实物图如图3.12。表3.5ESP8266引脚介绍引脚号引脚名称引脚说明1UTXDUART_TXD发送2CH_PD高电平工作，接电源3RST低电平复位，高电平工作4VCC电源5GND地6GPIO2工作模式不接线，悬空7GPIO0工作模式不接线，悬空8URXDUART_RXD接收图3.11ESP8266图3.12模块实物图3.2软件设计上报平台开始上报平台开始硬件初始化判断是否接收到数据结束否是判断RFID是否读卡否OLED是图3.13程序流程图3.2.1软件初始化（1）时钟初始化时钟的初始化对MCU而言，时钟是其驱动源，为了对STM32的系统时钟进行驱动，主要的时钟源有三种，即HSI（内部高速时钟信号）和HSE（外部高速时钟信号）振荡器时钟、PLL时钟。内部RC振荡器的频率为8MHz，产生HSI时钟信号，在其进行2分频后，可以用作PLL，HSE用户外部时钟、HSE外部陶瓷晶体谐振器产生高速外部时钟信号，即HSE。此设计中使用的是PLL时钟，利用可配置分频器的PLL2时钟对HSE、HSI/2时钟进行倍频，之后将其输出。利用可配置的分频器，可以由HSE得到PLL2、PLL3。在完成倍频、预分频系数、时钟源的配置后对每个PLL进行使能，只有输入时钟源达到稳定后方能使用。PLL一旦被使能便不能再更改其参数。如果将PLL的输入时钟源更改，要关闭当前的时钟源，必须先通过对寄存器(RCC_CFGR)的PLLSRC位进行配置后选择新时钟源。PLL在就绪时，时钟中断寄存器(RCC_CIR)会产生中断。Stm32_Clock_Init函数中的变量只有一个，即PLL，主要用于时钟倍频数的配置，使用8MHz的晶振，将PLL值设定成9，此时STM32便以72M的速度运行。唯一变量PLL是用来配置时钟的倍频数的，当前所用的晶振为8MHz，PLL的值设为9，那么将运行在72M的速度下。

另外，延时函数是经常使用的，为了实现延时，主要使用CM3内核处理器中的SysTick定时器，它是倒计数定时器，为24位，如果记到0，通过RELOAD寄存器对定时初值进行自动重装，只要不清除状态寄存器的使能位、SysTick控制，此过程一直持续，借助SysTick实现延时，不占用中断、系统定时器。（2）I/O初始化。每个GPI/O端口包括32位的GPIOx_ODR、GPIOx_IDR数据寄存器，GPIOx_CRH、GPIOx_CRL配置寄存器、GPIOx_LCKR锁定寄存器、GPIOx_BSRR置位/复位寄存器，16位的GPIOx_BRR复位寄存器。通过软件可以将GPIO端口配置为开漏和推挽式复用功能、模拟输入、输入上拉/下拉、开漏输出等多个模式。能够对I/O端进行自由编程，不能利用字节、或半字节方式访问I/0端口寄存器，必须使用32位字。GPIOx_BRR、GPIOx_BSRR寄存器可以独立访问GPIO寄存器的读/更改；如此一来，在读和更改访问期间生成的IRQ不存在任何危险。（3）串口初始化。本次设计中蓝牙的收发都是通过串口传至STM32内，最基本的设置是串口，即设置波特率。只有串口时钟开启之后才能利用STM32的串口，对IO口的模式进行设置，对奇偶校验位、数据位长度、波特率等重要信息进行配置，按如下步骤开展:1.使能串口时钟。串口是STM32的外设，通过外设时钟使能寄存器控制其时钟，APB2ENR寄存器第14位对应串口1，其余串口时钟的使能位均位于APB1ENR寄存器。

2.串口复位。如果外设表现异常，通过复位寄存器中相应的位可以对外设进行复位操作，之后对该外设进行重新设置，使其正常工作。所有的系统都是在对外设进行复位操作之后才对外设进行配置，APB2ENR寄存器第14位便是串口1的复位控制位。3.设置串口的波特率。每个串口都有波特率寄存器USART_BRR，彼此独立，在对该寄存器进行配置后便可以得到各种波特率。4.串口控制。STM32中的串口对应USART_CR1~3控制寄存器，借助这3个寄存器对串口的很多功能进行设置。RXNE（读数据寄存器非空），如果将该位设为1，表示接收到了数据，并且可以将其读取出来。此时需要对USART_DR进行及时读取，以此对该位进行清零，在该位写入0，实现直接清除。TC（发送完成），如果对该位实现置位，那么表示已经发送完USART_DR内的所有数据，倘若此位设置的是中断，它便会产生中断。使用两种方式实现该位的清零：1）读、写USART_SR；2）向该位直接写入0。（4）DMA初始化

要使用DMA通道，需配置以下信息：

1.通过DMA_CPARx寄存器，对外设寄存器的地址进行设置，倘若请求外设数据传输，那么数据传输的目标或者源即为该地址。2.通过DMA_CMARx寄存器，对数据存储器的地址进行设置，倘若请求外设传输数据，通过该地址读出传输的数据，或者将传输数据写入此地址。3.使用DMA_CNDTRx寄存器，对传输的数据量进行设置，传输完数据后，该数值递减。4.通过DMA_CCRx寄存器PL[1:0]位对通道的优先级进行设置。5.利用DMA_CNDTRx寄存器，对数据的循环模式、传输方向、传输中断、存储器和外设的增量模式和数据宽度等进行设置。6.对DMA_CCRx寄存器的ENABLE位进行设置，使该通道启动。本文使用的是串口2，对应着DMA的通道7，那么相应的外设寄存器的地址也就是&USART2->DR。而将USART2_TX_BUF这个数组作为数据存储器，就向DMA_CMARx中写入&USART2_TX_BUF。要传输的数据量通过strlen函数来测量后传输给DMA_CNDTR。由于仅需对一个通道进行开启，为此可以任意设置优先级；数据传输方向是从存储器读取；在循环模式启动后，如果数据传输的数量是0，那么自动恢复设置的初值，继续执行DMA操作，如果温度值已经被传输过，那么便不希望其重复传输，因而关闭循环模式；外设地址不变，存储器选择增量模式，它们的数据宽度都为8位，是为了适应蓝牙的数据传输。此外，传输一半和传输完成都无需产生中断，每传一次数据前都会关闭DMA通道，再重新开启通道。（5）中断初始化

传输数据到串口通过DMA方式，利用中断方式检测串口所接收的数据。CM3内核使用的中断最多256个，内核、外部中断的数量各为16个、240个，可编程中断设置共有256级。STM32并未全部使用CM3内核的所有资源，使用的中断数量共有76个，内核、可屏蔽中断分别为16个、60个，可编程的中断优先级共有16级，而串口2是可屏蔽中断，中断向量地址为0x0000_00D8。3.2.2T—LINK物联网云平台TLINK物联网云服务平台是深圳市模拟科技有限公司开发出来的。TLINK将作为一个链接桥梁，实现物与物之间的实时双向通讯。并且同时支持开放的API接口，实现数据的二次处理和开发及与其他系统的快速集成。TLINK的功能：1.连接：多种连接协议，支持所有网关模块接入。2.云服务：实时数据同步传输服务处理，高稳定性，高影响度，海量存储，企业级加密。3.场景应用：连接工业，连接农业，连接环境，连接建筑。4.数据分析：专业数据挖掘，细分用户需求优化产品。产品故障预警，更快解决运行异常。通过采用T—LINK可以实现登录、注册以及实时查看物流信息和货物所处环境的信息。如图3.14—3.17。图3.14T—LINK注册图3.15T—LINK登录图3.16T—Link温湿度信息图3.17T—LINK物流路径3.3本章小结本章主要详细介绍了硬件设计中各个模块硬件的选用以及硬件的设计介绍，还分析了软件编程中的各个部分的初始化，将前两章概念性的设计转为了实物上的展现，更加具体的展示了本次毕业设计的内容。4测试4.1整体效果本次毕业设计基于物联网的智慧物流模式的实现是在STM32F103ZX最小系统的开发板，它的核心控制中心是STM32F103ZET6。在本次设计中借用的是深圳市模拟科技有限公司开发经营的T—LINK物联网云服务平台，T—LINK作为一个链接平台，可以实现物与物之间的实时通信，实现本次毕业设计中的注册、登录、查看物流信息及货物所处环境的温湿度等信息。下图4.1是智慧物流的整体效果图。图4.1整体效果图4.2功能模块测试为了更好的展示，拍摄作品各模块的功能，我将整个模块拆分开来展示。在整个设计中，货物信息将会在OLED模块显示，温湿度情况和GPS信息将通过T—LINK物联网云服务平台来展示。4.2.1温湿度传感器DHT11温湿度传感器上电后小板上指示红灯点亮。如图4.2。通过T—LINK可以随时查看温湿度情况如图4.3。测试效果与预期效果对比如表4.1。表4.1DHT11测试结果项目温度湿度预期结果测试结果正常环境2814正常正常人工哈气2826正常正常图4.2DHT11图4.3T—LINK温湿度数据4.2.2GPS模块为了加强信号的收发，添加了GPS信号，如图4.4。GPS路径显示通过T-LINK平台展示如图4.5。不同地点信号显示预期结果与测试结果对比如表4.2。表4.2GPS测试结果项目中北大学（朔州校区）市二中预期结果信号正常信号正常测试结果信号正常信号正常图4.4GPS上电后及天线图图4.5GPS路径显示4.2.3显示屏模块与RFID模块将蓝色钥匙扣靠近RFID，显示屏上便会显示出货物信息。当蓝色要是扣靠近RFID是，Y13R模块上的感应指示灯闪烁，表示感应成功。蓝色钥匙扣在这里模拟的是物品上的条形码，通过庞大的数据库，RFID识别信息后进行对比分析，最后将所得出的信息发送到芯片，控制OLED显示出相应的货物信息。如图4.6。Y13R指示灯与OLED显示屏的预期效果和测试效果对比如表4.3。表4.3当蓝色钥匙扣靠近RFID和OLED时的测试结果项目Y13R指示灯OLED显示屏预期结果闪一下正常测试结果闪一下正常图4.6RFID与OLED4.3测试总结通过对各个功能模块的测试，每个功能的测试结果与预期结果相同，如果无线模块未与PC端或T-LINK物联网平台连接，按下开发板的复位键即可重新连接。5结论5.1总结通过这次比较完整的基于物联网的智慧物流模式的实现的设计，我摆脱了单纯的理论知识的学习，将知识与实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，同时也提高了我查阅文献资料、电脑制图、手工制作等能力水平。虽然毕业设计内容繁多、过程繁琐，但我的收获却更加丰富，也锻炼了我的能力、意志力、抗压能力和忍耐力。在设计过程中，由于我的知识储备不够多，编程时遇到许多困难，要重新学习STM32的编程规则，重新学习AD制图软件以及keil软件。在刚开始拿到题目时一头雾水，虽知道可能会用到什么硬件模块，但没有具体的框架思路，通过不断的手机资料，看大量的论文、参考文献等才渐渐的有了大体的系统方案。后来通过老师同学的帮助让我顺利的确定了设计的方向和内容并完成了开题报告。后续过程中除了