基于 RFID 的树莓派/Arduino 物品定位管理系统

组件与材料

所需工具

• 运行 Windows 10 + Visual Studio 2015 的 PC
• Android 手机

软件与服务

• Windows 10 IoT Core
• Microsoft Azure
• Visual Studio 2015

项目背景

找东西费时费力？利用 UHF RFID 技术，给物品贴标签、录入信息，手机 App 一键查询物品所在房间。

系统架构

多个 UHF RFID 读写器分布在各房间，每个连接一块 Arduino UNO，所有 Arduino 通过串口/USB 连接到运行 Windows 10 IoT Core 的 Raspberry Pi 2。核心流程：

1. 新物品贴 RFID 标签，录入名称、类型、位置等信息，经 Azure Web API 存入 Azure SQL 数据库。
2. 手机 App 发起搜索请求 → Pi 广播给所有 Arduino → Arduino 发送读标签命令 → 任一读写器检测到目标标签 → 返回位置信息 → Pi 处理后回传 App 显示。

开发步骤

1. 准备 Raspberry Pi 2

安装 Windows 10 IoT Core（参考 官方指南）。用网线直连 PC，通过 “Windows IoT Core Watcher” 获取 Pi 的 IP 地址。

2. 创建 Visual Studio 后台应用

1. 新建项目 → Visual C# → “Background Application (IoT)”。
2. 配置调试：平台 ARM，目标设备 Remote Machine，远程机器填 Pi IP，取消“使用身份验证”。
3. 在 StartupTask.cs 编写逻辑：串口轮询各 Arduino，解析 RFID 数据，调用 Azure Web API。

3. 调试技巧

• 灰栏打断点，点击“Remote Machine”启动调试。
• 进入调试模式后工具栏出现“继续”、“单步执行”、“单步进入”、“单步跳出”。
• 鼠标悬停查看变量，或右键“添加监视”跟踪变量。

4. 构建 Azure Web API

1. 新建 ASP.NET Web Application (MVC, .NET 4.5.2)，认证选“无”，可勾选“Host in the cloud”直接发布到 Azure Web App。
2. 用 Entity Framework Code First 创建模型类 MyThing (含 Id, Rfid, Name, Type, Location, CreatedAt 等)。
3. 脚手架生成 Web API 2 Controller (含 CRUD)。
4. Package Manager Console 运行 Enable-Migrations、Add-Migration Initial、Update-Database 创建数据库。
5. 发布到 Azure Web App，配置连接字符串并勾选“Execute Code First Migrations”。

测试 POST 示例 (JSON)：

{
  "id":1,
  "status":"0",
  "rfid":"1009622005390623",
  "image":"",
  "name":"some tool",
  "type":"tool",
  "location":"bedroom",
  "createdAt":"2015-10-13T10:26:01.14",
  "lastUpdatedAt":"2015-10-13T10:26:01.14"
}

5. 开发 Windows 通用 App (UWP)

新建 Universal App 项目，替换为 GitHub 共享代码。调试时选 x64 + Local Machine。

6. 配置推送通知

1. 在 Windows 开发者中心 预留应用名称。
2. 项目右键 → Store → Associate App with the Store。
3. 创建 Azure Notification Hub（参考 官方教程）。
4. 在 App.xaml.cs 添加 InitNotificationsAsync() 注册推送通道，并在 OnLaunched 中调用；MainPage.cs 设置 NavigationCacheMode.Required。
5. Web API MyThingsController 新增记录后，启动线程调用 NotificationHubClient 发送 Toast 通知（含 RFID 值）。

代码仓库

• Arduino RFID 读取代码：

  /* 发送读取命令至 RFID 模块，读取到标签后通过串口返回 */
  #include <SoftwareSerial.h>
  SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX
  void setup() {
    Serial.begin(9600);
    while (!Serial) { ; }
    mySerial.begin(9600);
  }
  void loop() {
    if (mySerial.available()) {
      byte message[] = {0xA0,0x06,0x80,0x00,0x01,0x02,0x01,0xD6};
      mySerial.write(message, sizeof(message));
      if(Serial.available()) Serial.write(mySerial.read());
    }
  }
  

• 完整项目：https://github.com/seeyouu87/where-is-my-thing

自定义零件

• UHF RFID 读写模块外壳 (uhf_reader_jt2850.svg)

原理图

Fritzing 原理图：Arduino 到 UHF RFID 模块连接

参考链接

1. Windows 10 IoT Core 入门：ms-iot.github.io
2. VS2015 环境搭建：Setup PC
3. Pi 2 安装 IoT Core：Setup RPI
4. Blinky 示例：Blinky
5. 串口通信示例：SerialSample
6. MS-IoT GitHub：github.com/ms-iot
7. Windows on GitHub：microsoft.github.io/windows
8. Arduino SoftwareSerial：SoftwareSerialExample
9. SparkFun 串口教程：Serial Communication
10. Azure Notification Hub 入门：Notification Hubs
11. 移动服务推送：Mobile Services Push
12. Code First Migrations：Code First Migrations
13. VS 发布到 Azure：Publish to Azure
14. Web API 发布：Deploy to Azure App Service