基于QT嵌入式銀行排隊系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、畢業(yè)論文（論文）題目：基于嵌入式銀行排隊系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)太原科技大學畢業(yè)設計（論文）任務書學院（直屬系）： 華科學院 時間：2012年 11 月 5 日學 生 姓 名指 導 教 師設計（論文）題目基于qt銀行排隊系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)主要研究內容 本文剖析了一般排隊叫號系統(tǒng)的業(yè)務需求和基本功能，采用軟硬件協(xié)同設計的方法，提出了排隊叫號系統(tǒng)的整體設計方案。根據(jù)系統(tǒng)組網特點設計了rs485通信協(xié)議，實現(xiàn)了系統(tǒng)內各個模塊通信軟件的設計。并對系統(tǒng)中rs485主從機的通信模塊軟件進行統(tǒng)一的規(guī)范設計，提高了軟件設計的復用性和可維護性。研究方法 傳統(tǒng)模式占用pc機僅用于實現(xiàn)觸摸屏觸摸取號的功能及使用頻率較少的系統(tǒng)

2、管理功能，這種結構方式的優(yōu)點是可以方便與所服務領域主體業(yè)務進行兼容性設計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。主要技術指標(或研究目標)（1）客戶可以根據(jù)自己的需要選擇服務類型，從號票打印機抽取一張打印票號，到指定的休息等候區(qū)等待。（2）工作人員服務完畢后按下智能呼叫終端上的呼叫按鈕，系統(tǒng)會自動根據(jù)當前服務類型的排隊狀況通過led顯示屏和語音信息提醒顧客接受服務。（3）系統(tǒng)具有叫號、重呼、清除、暫停等功能。主要參考文獻（1）李建義.張景峰.張紅亮.基于arm微控制器的排隊叫號系統(tǒng)設計.微計算機信息.2008年24卷.（2）陸昌平.王健.基于arm初的嵌入式排隊管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn). 現(xiàn)代電子技術.2007年第22期（

3、3）李深.基于計算機仿真的排隊系統(tǒng)優(yōu)化問題研究.沈陽：沈陽工業(yè)大學，2007.56-62（4）深圳市來邦電子有限公司.銀行排隊機在金融管理中的應用.中國安防產品信息,2003,11(04)：34-36說明：一式兩份，一份裝訂入學生畢業(yè)設計（論文）內，一份交學院（直屬系）?；谇度胧姐y行排隊系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)摘 要 近年來，隨著我國社會經濟的持續(xù)快速發(fā)展，長時間的站立排隊已成為金融機構、電信、醫(yī)院、政府辦事大廳等場所的常見現(xiàn)象，以通信技術與計算機技術為基礎的智能排隊管理系統(tǒng)也應運而生。本文分析了國內外排隊技術發(fā)展現(xiàn)狀，指出了在智能排隊系統(tǒng)中采用嵌入式技術的優(yōu)勢，剖析了一般排隊叫號系統(tǒng)的業(yè)務需求和基

4、本功能，采用軟硬件協(xié)同設計的方法，提出了排隊叫號系統(tǒng)的整體設計方案。并分別對系統(tǒng)的硬件和軟件設計與實現(xiàn)方法進行了說明，給出了系統(tǒng)基本功能的測試方法和測試結果。本文設計的嵌入式智能排隊叫號系統(tǒng)具有成本低，結構緊湊，可靠性高，功能較完善，且可擴展性強等特點，具有較強的適用性和推廣價值。關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)，排隊叫號系統(tǒng)，arm，rs-485通信，s3c2440開發(fā)板design and implementation based on qt bank queuing systemabstract in recent years, with the sustained and rapid develop

5、ment of social economy in our country, for a long time standing in line has become a financial institutions,telecommunications,hospitals,government business hall and other places of the common phenomenon,and based on the communication technology and computer technology in the intelligent queue manag

6、ement system also arises at the historic moment.queuing technology development present situation at home and abroad are analyzed in this paper, points out the advantage of using embedded technology in the intelligent queuing system, analyzes the general line up your turn the business requirements an

7、d basic functions of system, adopt the method of hardware and software collaborative design, and puts forward the overall design scheme of the system is line up your turn. and the hardware and software of the system design and realization method are illustrated, gives the system the basic function t

8、est method and test results. this paper design an embedded intelligent queuing snarling system has low cost, compact structure, high reliability, function is more perfect, and the characteristics of extensibility, has strong applicability and promotion value.key words：an embedded system line up your

9、 turn system，arm，rs-485 communication，s3c2440 development board .目錄第1章 引言- 1 -第2章 排隊系統(tǒng)分析- 3 -2.1 排隊系統(tǒng)使用對象及流程- 3 -2.2 排隊系統(tǒng)的配置組成- 4 -2.3相關技術簡介- 5 -第3章 系統(tǒng)整體設計- 7 -3.1 系統(tǒng)整體結構- 7 -3.2 系統(tǒng)基本功能及工作原理- 8 -3.3 系統(tǒng)工作流程- 9 -第4章. 硬件設計與實現(xiàn)- 11 -4.1 串口通信原理- 11 -4.2 硬件整體設計- 12 -4.3 呼叫器設計與實現(xiàn)- 16 -4.4 主控制器設計與實現(xiàn)- 16 -5.

10、系統(tǒng)構建與移植- 18 -5.1排隊服務器主機軟件設計- 18 -5.2 內核移植- 19 -5.2.1 配置內核參數(shù)- 19 -5.2.2 編譯內核- 21 -5.3智能呼叫終端軟件設計.- 22 -5.4嵌入式實時操作的移植- 23 -6. 總結與展望.- 24 -參考文獻- 26 -致謝- 27 -附錄- 28 -1 參考外文翻譯- 28 -2 參考外文原文- 29 -第1章 引言隨著社會的不斷發(fā)展，排隊現(xiàn)象是我們日常生活中常遇見的一種問題。按照參與排隊的事物，排隊現(xiàn)象可以分為人的排隊和物的排隊。人的排隊，例如：在食堂吃飯，等待打飯的排隊；上下班坐公共汽車，等待公共汽車的排隊；顧客到商店

11、、超市購物形成的排隊；各種售票處購票形成的排隊等。物的排隊，例如：等待打印或發(fā)送的文件；十字路口等待紅燈的汽車、自行車。如果按照排隊的方式，排隊現(xiàn)象又可以分為有形排隊和無形排隊。例如上下班坐公共汽車等，這種排對我們稱為有形排隊。例如有許多顧客同時打電話到訂購處訂購車票，當其中一個顧客正在通話時，其它顧客就不得不在各自的電話機旁等待，他們可能分散在各個地方，卻形成一個無形的排隊等待通話，這種現(xiàn)象稱為無形排隊。近年來各行各業(yè)越來越重視窗口服務行業(yè)的建設，一方面人們對服務質量提出了更高的要求；另一方面服務行業(yè)自身為適應日益激烈的市場競爭也在通過各種形式不斷提升自身的服務，因此出現(xiàn)了排隊系統(tǒng)。排隊系統(tǒng)

12、一經出現(xiàn)，就取得了不錯的社會反響，廣泛應用于銀行營業(yè)廳等金融服務行業(yè)。銀行營業(yè)網點客戶排隊服務是一個常見的排隊現(xiàn)象。特別是隨著人們生活節(jié)奏的不斷加快，國內各銀行對集約化經營日益重視，銀行加強了對經營效益不高的營業(yè)網點的拆并。網點資源減少后，客戶流進一步向現(xiàn)有的網點集中，導致客戶排長隊的現(xiàn)象比較突出，造成客戶等待時間過長，甚至引發(fā)服務投訴和存款的流失。無論哪種情況發(fā)生，都會損害銀行的形象，并最終導致銀行經營效益的下降。所以很好地解決客戶排隊問題能夠有效的節(jié)約客戶與銀行交易的時間成本和體力成本，增加客戶讓渡價值，提高客戶對銀行服務的滿意度，進而增強銀行的市場競爭能力。目前，市場上的智能排隊系統(tǒng)除了

13、已經實現(xiàn)最基本的功能，如自動根據(jù)客戶選擇的服務類型打印票號、通過計算機自動分流排隊、呼叫與保留重呼等，還發(fā)展了許多增值功能，如web上網、員工安排計劃、預約管理、高端客戶識別、窗口業(yè)務分析、員工業(yè)務考核等，同時具有延伸和擴展功能，其服務功能也由單純的優(yōu)化服務環(huán)境和客戶秩序管理，漸漸滲透到使用者的服務系統(tǒng)管理之中，成為使用機構行之有效的輔助管理與服務手段。排隊管理系統(tǒng)集現(xiàn)代計算機、通信和電子技術為一體，是提高窗口服務行業(yè)的辦公效率,解除顧客排隊等候問題的有利工具。目前排隊系統(tǒng)的核心結構主要存在有單片機、pc式、嵌入式三種結構形式。嵌入式系統(tǒng)在國內一個普遍的定義是:以應用為中心、以計算機技術為基礎

14、，軟件硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設備的控制、監(jiān)視或管理等功能。目前，基于嵌入式結構形式的智能排隊管理系統(tǒng)尚處于起步階段，但較之前兩種結構形式具有明顯的優(yōu)勢。目前多數(shù)基于pc架構的排隊主機使用計算機開發(fā)都是基于windows下開發(fā)，這樣做的好處是開發(fā)時間和開發(fā)成本低，這些在windows平臺上運行的排隊系統(tǒng)，大多忽略或者淡化了windows操作系統(tǒng)的價格，這無形中就存在版權糾紛的風險，且在實際使用中由于每天須開關機，容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定而形成故

15、障。采用基于嵌入式技術設計的智能排隊管理系統(tǒng)，可以選用性價比較高的arm微處理器芯片或者嵌入式工控機主板進行硬件設計，使用嵌入式linux操作系統(tǒng)或實時多任務操作系統(tǒng)c/os一11進行應用軟件的設計，使得系統(tǒng)不僅成本低、穩(wěn)定可靠，免除了頻繁開關機造成的系統(tǒng)崩潰之憂，而嵌入式系統(tǒng)越來越多的應用軟件開發(fā)支持和強大網絡功能也為系統(tǒng)下一步的功能擴展打下了基礎，具有極好的應用前景，值得進一步深入研究。第2章 排隊系統(tǒng)分析2.1 排隊系統(tǒng)使用對象及流程排隊系統(tǒng)的使用對象主要為客戶、工作人員、系統(tǒng)管理員。系統(tǒng)使用者和排隊系統(tǒng)的關系及排隊流程，見圖1。作為使用者客戶來說，使用排隊系統(tǒng)一般流程為:先在取號機上選

16、擇需要辦理的業(yè)務，取號機打印帶有排隊信息的票號，客戶在客戶區(qū)等待呼叫，輪到該客戶時，顯示屏提示客戶到某個窗口辦理，客戶憑排隊票號前往指定的窗口辦理，辦理完后離開。窗口工作人員一般操作流程為:每天上班后在呼叫器上登陸系統(tǒng)，操作呼叫器呼叫客戶前來辦理，客戶來到窗口為其辦理業(yè)務，辦理結束后繼續(xù)呼叫下一個客戶，期間可以暫停辦理業(yè)務，或者處理特殊的錯號，漏號等情況。顧客工作人員 選擇業(yè)務取號機取號選擇業(yè)務取號機取號 數(shù)據(jù)中心 等待叫號 辦理業(yè)務到指定窗口辦理相關業(yè)務 結束辦理圖2.1 使用流程2.2 排隊系統(tǒng)的配置組成本文參照大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)所遵循的軟件和硬件協(xié)同設計的方法和特點，即軟硬件設計是并行且交

17、叉的，兩者互相支持、互相提供開發(fā)的平臺?？梢栽O計出整個系統(tǒng)的邏輯結構如圖2.2所示，整個系統(tǒng)主要由嵌入式硬件設備、通信線路、管理軟件與通信軟件等各個功能模塊軟件組成，其中嵌入式硬件設備包含排隊服務主機每個服務窗口配置的智能呼叫終端和led顯示屏。系統(tǒng)的硬件環(huán)境主要由嵌入式排隊主機、通信網絡、智能呼叫終端、led顯示條屏、語音設備、打印機等構成。由于最后兩者都是技術成熟的設備，所以整個硬件設計的重點是嵌入式排隊主機、智能呼叫終端、led條屏以及通信網絡的設計?？紤]到通信線路的可靠性、穩(wěn)定性、以及開發(fā)成本、技術可行性，整個系統(tǒng)內部的通信采用異步串口通信-rs485總線通信方式。智能呼叫終端n智能呼

18、叫終端（1）語音呼叫系統(tǒng)嵌入式排隊主機取號鍵盤以太網led顯示屏（1）微型打印機led顯示屏 n 圖2.2 系統(tǒng)邏輯圖與硬件設計相對應，整個軟件系統(tǒng)分為嵌入式排隊主機服務器、智能呼叫終端、led顯示屏三個主要部分，每個部分均包含根據(jù)事先約定的通信協(xié)議設計的通信軟件。因為整個系統(tǒng)涉及嵌入式硬件較多，功能較為復雜，這里采用了分工協(xié)作開發(fā)的模式來完成軟件設計。嵌入式排隊主機服務器軟件部分包括五個模塊:管理軟件模塊，負責協(xié)調整個系統(tǒng)的正常工作;串行通信軟件模塊，負責主機與呼叫終端、led條屏的通信;打印機驅動軟件模塊和語音呼叫軟件模塊;以及與以太網通信軟件模塊。智能呼叫終端軟件部分由led數(shù)碼管實時顯

19、示模塊和通信模塊軟件組成。led顯示屏軟件由主程序信息顯示模塊和串口通信中間件模塊組成。在開發(fā)工具的選擇上，除了建立相應的交叉編譯環(huán)境外，排隊服務器主機選擇了開源的嵌入式操作系統(tǒng)linux作為開發(fā)平臺，不僅可以方便的開發(fā)多功能的應用軟件，也為下一步系統(tǒng)進行功能擴展、開發(fā)強大的通信軟件打下了基礎。led顯示屏采用嵌入式實時操作系統(tǒng)林c/os11作為開發(fā)平臺，保證了軟件的穩(wěn)定運行，同時滿足了下一步研制集中顯示屏時功能擴展的需求。在開發(fā)語言的選擇上，采用了功能強大的嵌入式c語言進行系統(tǒng)開發(fā)，使得軟件具有較強的移植性和易讀性。2.3相關技術簡介(1)觸控屏觸摸屏的基本原理是，用手指或其他物體觸摸安裝在

20、顯示器前端的觸控屏時，所觸摸的位置(以坐標形式)由觸摸屏控制器檢測，并通過接口(如rs一232串行口)送到cpu，從而確定輸入的信息。觸摸屏一般分為，電阻觸摸屏、表面聲波觸摸屏、電容技術觸摸屏、紅外觸摸屏;排隊系統(tǒng)中一般采用電阻觸摸屏、表面聲波觸摸屏。(2)rs485rs485由電子工業(yè)會(eia)在1983年制訂并發(fā)布，rs485是一種多點發(fā)送、多機接收的雙向、平衡傳輸規(guī)范;傳輸速率達到10mb/s，傳輸距離達到4000英尺(速率低于100kb/s時)，采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好，并允許在一條平衡總線上連接多達128個收發(fā)器、即rs485具有多站能力

21、，這樣用戶可以利用單一的rs85接口方便地建立起設備網絡。(3)ledled是發(fā)光二極管英文lihgt emitting didoe的簡稱。具有高亮度、視覺遠大、圖像清晰、色彩鮮艷、穩(wěn)定性好、功耗低、光效高、壽命長等優(yōu)點。按顯示顏色可分為單基色(紅色或綠色)、雙基色(紅色、綠色)、三基色(紅色、綠色、藍色);按顯示性能可分為圖文屏、同步屏、行情顯示屏(包括證券屏、利率匯率屏、工廠看板、安全牌等);led顯示屏主要用于顯示文字、圖象、動畫、行情及電視、錄像等，一具有多種編輯和播放功能。其廣泛應用于金融、稅務、電力、交通、電信、醫(yī)療、衛(wèi)生系統(tǒng)及政府機關、體育場管、工礦企業(yè)等各行各業(yè)第3章 系統(tǒng)整體

22、設計3.1 系統(tǒng)整體結構本文研究的排隊系統(tǒng)基于有線觸摸式的結構，見圖1，即設備之間采用網線或雙絞線連接，取號終端采用觸摸式取號終端。系統(tǒng)硬件部分主要有顯示屏、呼叫器、語音設備、一排隊取號機、排隊服務器、管理pc終端等。顯示屏和呼叫器連接采用rs485網絡，取號終端、服務器和管理終端采用tcp/pi網絡，485/pi轉換器進行rs485網絡與pi網絡之間的數(shù)據(jù)轉換。排隊服務器的聲卡音頻輸出連接到語音設備。同樣，只要遵循通訊協(xié)議，取號終端或通訊傳輸方式可以采用其他方式，如可采用按鍵式取號終端，結構圖見圖2。圖3.1有線觸摸式排隊系統(tǒng)圖圖3.2有線按鍵式排隊系統(tǒng)圖3.2 系統(tǒng)基本功能及工作原理系統(tǒng)的

23、基本功能：(1)客戶可以根據(jù)自己的需要選擇服務類型，從號票打印機抽取一張打印票號，到指定的休息等候區(qū)等待。(2)工作人員服務完畢后按下智能呼叫終端上的呼叫按鈕，系統(tǒng)會自動根據(jù)當前服務類型的排隊狀況通過led顯示屏和語音信息提醒顧客接受服務。(3)工作人員可實時查看等待人數(shù)、正在服務號碼。系統(tǒng)工作原理：集排隊系統(tǒng)服務主機與取號機一體的嵌入式排隊叫號主機服務器設置在服務大廳，客戶進入大廳，選擇自己需要的服務類別，從票號打印機抽取一張打印票號，票號上有服務類型、排隊票號、當前等待人數(shù)、時間等信息，然后到相應的休息區(qū)等待。每個服務窗口配備有一個智能呼叫終端和一個led顯示屏，分別通過串口與排隊主機組網

24、，多個窗口的呼叫終端通過通信網絡連接到嵌入式排隊主機服務器。當窗口的工作人員開始進行客戶服務時，首先通過呼叫終端發(fā)送呼叫請求命令，排隊服務主機實時輪詢每個呼叫終端的呼叫信息，并根據(jù)查詢的結果處理相應的排隊隊列，響應請求，給呼叫終端和led顯示屏分配服務號，并驅動語音呼叫系統(tǒng)給出語音提示:“請 xxx號顧客到xx號窗口”，其他功能也參照此例實現(xiàn)。此外，用戶還可以通過以太網遠程登陸排隊服務器實時查詢服務大廳的排隊狀況。3.3 系統(tǒng)工作流程數(shù)據(jù)總流程：顧客選擇服務類型如圖3所示，排隊系統(tǒng)基本流程圖以所要處理的排隊信息為主體，從客戶在發(fā)號機上按下按鍵后產生的一條記錄開始，給出了數(shù)據(jù)處理的整個流程。顧客

25、在取號機上獲取票號根據(jù)服務類型選擇服務隊列排隊主機輪詢個窗口信息led顯示對應窗口信息語音呼叫系統(tǒng)播報相應信息智能呼叫終端顯示相應信息圖3.3數(shù)據(jù)處理流程圖排隊系統(tǒng)涉及工作人員與客戶雙方，可以簡單的將整個工作流程分成兩個具體流程:客戶工作流程和工作人員工作流程?？头抨犃鞒蹋侯櫩偷竭_服務大廳后，先到排隊發(fā)號機上選擇自己需要的服務類型，得到自己的服務票號后，到相應的休息位置等候語音呼叫，同時關注相關led條屏和語音呼叫系統(tǒng)的信息指示，當被叫到自己的票號時，根據(jù)語音提示和led條屏顯示信息到相應窗口辦事。柜員工作流程：工作人員到達指定的窗口后，即可看到呼叫終端上顯示的本窗口的最大等待人數(shù)，待準備好

26、服務客戶時按下“呼叫”鍵開始工作，每服務完一個客戶后就按“呼叫”鍵呼叫下一位顧客，當所呼叫客戶在規(guī)定時一間內不到時可以按“重呼”鍵再次呼叫客戶，當工作人員因故暫停服務時，可以按下呼叫終端的“暫停”按鍵。第4章. 硬件設計與實現(xiàn)4.1 串口通信原理串口通信原理基本概念：終端與其他設備(例如其他終端、計算機和外部設備)通過數(shù)據(jù)傳輸進行通信。數(shù)據(jù)可以通過兩種方式進行傳輸:串行傳輸和并行傳輸。并行傳輸?shù)奶攸c是:各數(shù)據(jù)位同時傳送，傳送速度快、效率高，但是有多少數(shù)據(jù)就需要多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送的成本高。并行數(shù)據(jù)傳送的距離通常小于30m。串行通信是數(shù)據(jù)一位一位地進行傳輸而實現(xiàn)的通信。數(shù)據(jù)傳送按位順序進行，最

27、少只需一根傳輸線即可完成，節(jié)省傳輸線。與并行通信相比，串行通信還有較為顯著的優(yōu)點:傳輸距離長，可達到數(shù)千公里;在長距離內串行數(shù)據(jù)傳送速率會比并行數(shù)據(jù)速率快，串行通信的通信時鐘頻率容易提高;串行通信的抗干擾能力十分強，其信號間的互相干擾完全可以忽略。(l)串行通信數(shù)據(jù)傳送模式串行通信數(shù)據(jù)通常是在二個站(點對點)之間進行傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向可分成三種傳送模式:單工、半雙工、全雙工。單工形式的數(shù)據(jù)僅能沿著單一的方向傳播。半雙工形式使用同一根傳輸線，即可發(fā)送數(shù)據(jù)又可接收數(shù)據(jù)，但不能同時發(fā)送和接收，在任何時刻只能由其中的一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)。全雙工形式的數(shù)據(jù)分別由兩根在兩個不同的站點同時發(fā)送和

28、接收的傳輸線進行傳送，通行雙方都能在同一時刻進行發(fā)送和接收操作。(2)串行通信方式串行通信在信息格式的約定上可以分為兩種方式:同步通信和異步通信。在同步通信中，數(shù)據(jù)或字符開始處是用一個同步字符來指示的(常約定為12 個)，以實現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步。一旦檢測到約定同步字符，下面就連續(xù)、順序地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。同步傳送格式如圖所示。該方式要求接收和發(fā)送時鐘嚴格保持同步，在通信時通常要求有同步時鐘信號串行通信總線接口標準：為了方便的把計算機和各種外部設備等有機的連接起來，通常采用標準接口，即明確定義若干信號線，使電路接口通用化并符合統(tǒng)一的標準。目前異步串行通信接口標準有很多，主要包擴 rs-232c,

29、rs232ers-449(rs-422,rs-423,rs485)、20ma 電流環(huán)、usb 通用接口。目前銀行系統(tǒng)中采用的串口標準通常都是rs-232和rs-484。rs-232又稱單端、非平衡線路，一個非平衡接口擁有多個連接在一起的接地線，在 rs-232 線路中,接收器對一個被所有信號使用的通用地址線和信號電壓的電壓差作出響應。不同于rs-232，rs-485 使用的是平衡線路，能夠進行遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。在 rs-485中，為每個信號分配了專用的導線對，其中一根導線上的電壓等于另一根導線上的電壓取補，或者取反，接收器對導線上的電壓差作出相應的反映。采用平衡線路的 rs-485 線路除了對

30、噪聲具有免疫功能之外，還可以在一定限度之內不受接收器和驅動器之間的接地電勢差異的影響。本系統(tǒng)中 cpu 卡讀卡器和柜員機之間使用 rs-485 串口進行通信，平衡連線不考慮不一致的接地電勢，接收器只檢測兩個傳輸信號之間的差異，而在非平衡線路中，受電視差異影響，接收器可能會誤讀入一個輸入。4.2 硬件整體設計基于s3c2440微處理的排隊服務器主機介紹：排隊服務主控模塊選用samsung公司的微處理器s3c2440作為主控芯片，存儲器部分有sdram、 nor flash、 nand flash等，外設有按鍵輸入、串行通信rs232模塊與rs485模塊，語音驅動模塊，微型打印機驅動模塊等。(l)

31、arm與s3c2440微處理器arm (advancedrjscmachine)公司是一家專門從事芯片ip設計與授權業(yè)務的英國公司，其產品有arm內核以及外圍接口。arm內核是一種32位嵌入式risc微處理器，具有功耗低、性價比高和代碼密度高等特點。目前，arm微處理器主要包括以下幾個系列，arm7系列、arm9系列、arm9e系列、arm10e系列、intel的strongarm和xseale等。其中，arm7、arm9、arm9e和arm10e為四個通用處理器，每一個系列提供一套相對獨特的性能來滿足不同應用領域的需求。如arm7系列適用于工業(yè)控制、網絡設備、移動電話等應用;arm9、arm

32、9e和 arm10e系列則更適合無線設備、消費類電子產品的設計。s3c2440是samsung公司基于arm920t設計的一款處理器，主頻最大可達400mhz;擴展總線最大頻率100mhz；存儲控制器(八個存儲體)，四通道pwm定時器和一通道內部定時器看門狗定時器；130個通用i/o接口和24通道外部中斷源;rtc；三通道uart，supportsfrda1.0，可以基于dma直接內存訪問模式或中斷模式工作；四個dma通道(支持外設dma);8通道10-bitadc和觸摸屏接口；支持sin與 tftlcd控制器;1通道115一bus音頻編解碼器接口;ac97解碼器接口;三個usb口；iic-b

33、us接口;兩個串行外圍接口(spi)；sd卡接口；功耗控制模式：具有普通，慢速，空閑和掉電模式。(2)串口通信模塊設計s3c2440有3個通道的uart，每個通道都具有內部64字節(jié)的發(fā)送fifo和64字節(jié)的接收fifo。將這三個異步串口uart通過相應的電平轉換芯片連接外設。本文對這三個uart做如下分配：uart0口外接微型熱敏打印機；uart1和uart2口分別外接智能呼叫終端網絡和led顯示屏網絡。(3)語音模塊電路智能呼叫終端(以下簡稱呼叫終端)主要由主控芯片mcu(at89c2051)、看門狗芯片 (ds1232)、半雙工電平轉換芯片(sn75lbc184)、串行移位寄存器(hef4

34、094)以及8段led數(shù)碼管和多功能按鍵構成。串口用于接收從排隊主機服務器發(fā)來的數(shù)據(jù)包，led數(shù)碼管分別用來顯示正在服務號和最大等待號。呼叫終端原理圖參見圖1。時鐘電路看門狗電路at89c2051uart0接口按鍵8段led數(shù)碼管串行移位寄存器rs485電平轉換圖4.1呼叫終端原理圖硬件整體構建：系統(tǒng)硬件由服務器 pc、主控制器、語音控制器、打印機、分線器、呼叫器、led 窗口顯示屏和 cpu 卡讀卡器等設備構成。系統(tǒng)各硬件通信主要采用異步串口通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。分線器與每個呼叫器采用 rs-485 標準，半雙工通信；呼叫器與 led 窗口顯示屏采用 rs-232 標準，單工通信。1. 服務

35、器服務器 pc 主要負責儲存和管理所有的系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)，響應各柜員通過呼叫器查詢讀取修改數(shù)據(jù)等請求，管理員可在服務器 pc 上進行參數(shù)設置等操作。服務器 pc 內裝主控制器，它控制打印機、led 窗口顯示屏、語音控制器、呼叫器等設備，實行自動化操作?？筛鶕?jù)不同需要靈活調節(jié)系統(tǒng)功能。服務器 pc 安裝在銀行營業(yè)廳入口處，其內部設有電子控制系統(tǒng)，并配置馬達與齒輪，以帶動紙票，服務器 pc 的觸摸顯示屏上有銀行相應的業(yè)務按鈕，按下按鈕，打印機將自動打印號票，并將號票送出給客戶。2. 主控制器主控制器負責連接 cpu 卡讀卡器、打印機、語音控制器，并通過分線器連接呼叫器和 led 窗口顯示屏。3. 分線

36、器分線器主要負責呼叫器、led 窗口顯示屏與主控制器進行通訊。4 . led 窗口顯示屏該顯示屏安置在營業(yè)廳每個窗口上，帶有閃爍顯示，顯示操作員當前正在辦理或是正在呼叫的號碼，以提醒顧客到該柜臺辦理相關業(yè)務。圖4.3硬件整體設計圖4.3 呼叫器設計與實現(xiàn)呼叫器主要具有取號、呼號、lcd 顯示、按鍵查詢等功能，并與主控制器和led 窗口顯示屏進行通訊。與主控制器采用 rs485 協(xié)議 9600bps 的波特率通訊，通訊距離遠，抗干擾強，系統(tǒng)穩(wěn)定，與 led 窗口顯示屏采用 rs-232 通訊協(xié)議。呼叫器是本系統(tǒng)非常重要的組成部分，采用78e52微電腦芯片，lcd液晶顯示模塊顯示操作和工作內容，采

37、用0-9共10個數(shù)字按鍵和5個功能鍵經過組合完成多種功能，操作方便。呼叫器功能：呼叫器具有呼叫、重呼、取消、指定呼叫、呼叫轉移、時間和日期設置、隨時改變業(yè)務類型和呼叫機地址功能。呼叫器還能夠使用lcd液晶顯模塊顯示操作和功能。它采用rs485和rs232雙通訊口，以9600bp的波特率通訊，并提供操作聲音提示和dc12v供電。呼叫器實現(xiàn)：在linux下，音頻設備程序的實現(xiàn)與文件系統(tǒng)的操作密切相關。通過內核提供的一組系統(tǒng)調用，應用程序能夠直接訪問聲卡驅動程序提供的各種音頻設備接口。音頻編程文件實際上就是一組音頻設備文件，通過它們可以向聲卡寫入或讀出數(shù)據(jù)，并且可以對聲卡進行控制，設置采樣頻率和聲道

38、數(shù)目等。4.4 主控制器設計與實現(xiàn)主控制器是本系統(tǒng)的心臟，連接 cpu 卡讀卡器、打印機、語音控制器，并通過分線器連接呼叫器和 led 窗口顯示屏。主控制器功能：主控制器負責將各硬件設備與服務器 pc 相連，并控制其數(shù)據(jù)通信。在主控制器中有一個 polling 程序，polling 子程序用來依次對每個呼叫器進行輪流檢測，以確定是否要呼叫、轉移等，如果有則進行相應處理，如果沒有則對下一個呼叫器進行查詢，然后將處理數(shù)據(jù)傳送給相應呼叫器，并將相應數(shù)據(jù)顯示在 led 窗口顯示屏上，另外主控制器還負責將數(shù)據(jù)傳輸給打印機和語音控制器。主控制器設計：主控制器與呼叫器采用 rs-485 通訊，與打印機、cp

39、u 卡讀卡器采用 rs-232 通訊協(xié)議，與液晶采用并口通訊，與存儲器采用 iic 通訊協(xié)議，采用總線集中供電（dc+15）防止過流過壓保護，采用硬件看門狗防止程序跑飛，其硬件組成如下：1. 芯片 78e52b功能：整個系統(tǒng)的控制中心，完成管理系統(tǒng)的取號、發(fā)號、打印、并驅動顯示、與呼叫器通信、語音提示和數(shù)據(jù)存儲等功能。2. 語音芯片 1420p功能：當呼叫器要求取一個號，或要求進行重呼時，主控制器則控制語音芯片進行語音呼叫。3. 24c256功能：對排隊機中用到的數(shù)據(jù)進行存儲。比如所排的號及時間、取出的號及時間，以及所轉移的號。4 液晶顯示器功能：顯示當前的時間及取號的提示信息；如果到了下班時

40、間，則顯示停止取號的提示信息。第5章 系統(tǒng)構建與移植5.1排隊服務器主機軟件設計基于s3c2440的linux系統(tǒng)移植：(1)嵌入式linux特點linux從最開始就是一個開放的系統(tǒng)，并且始終遵循著源代碼開放的原則，它是一個成熟而穩(wěn)定的網絡操作系統(tǒng)，作為嵌入式操作系統(tǒng)有如下優(yōu)勢:低成本開發(fā)系統(tǒng)。linux的源碼開放性允許任何人可以獲取并修改linux的源碼，這也提高了開發(fā)產品的效率。應用于多種硬件平臺。linux可支持多種處理器架構，并且已被移植到多種硬件平臺。linux采用一個統(tǒng)一的框架對硬件進行管理，同時從一個硬件平臺到另一個硬件平臺的改動與上層應用無關。定制的內核。linux具有獨特的內

41、核模塊機制，可以根據(jù)嵌入式設備的個性需要量體裁衣，將某些模塊插入到內核或者從內核中移走。性能優(yōu)異。linux系統(tǒng)內核精簡、高效和穩(wěn)定，能夠充分發(fā)揮硬件的功能，對比其他操作系統(tǒng)，它占用資源更少，運行更加穩(wěn)定，速度更快。良好的網絡支持。linux的內核結構在網絡方面是非常完整的，提供了對包括十兆位、百兆位以及千兆位的以太網，還有無線網絡和光纖等的支持，這對越來越依賴于網絡的嵌入式設備來說無疑是很好的選擇。(2)基于s3c2440的linux系統(tǒng)移植基于s3c2440的linux系統(tǒng)移植技術比較成熟，只需做好以下幾個工作:在宿主機(即pc機)上搭建交叉編譯開發(fā)環(huán)境，完成安裝交叉編譯器并進行相應的配置

42、;設計并實現(xiàn)系統(tǒng)啟動的引導程序boot loader，為最終調用系統(tǒng)內核做好準備;配置、編譯linux內核并進行移植;加載現(xiàn)有文件系統(tǒng)到目標板上。5.2 內核移植5.2.1 配置內核參數(shù)1、 進入linux-2.6.29.1內核主目錄，通過以下命令將2410的默認配置文件寫到當前目錄下的.config。s3c2410的配置和s3c2440差不多，在這基礎上進行修改。 make s3c2410_defconfig 2、 配置內核模塊的功能，有幾種方式可以進行界面選擇： make menuconfig（文本選單的配置方式，在有字符終端下才能使用） make xconfig（圖形窗口模式的配置方式，

43、圖形窗口的配置比較直觀，必須支持windows下才能使用） make oldconfig（文本配置方式，在原內核配置的基礎修改時使用） 這里使用make menuconfig命令。 3、*enable loadable module support- *forced module loading *module unloading 4、system type- s3c2410 machines- *smdk2410/a9m2410選上 其余不選 s3c2440 machines- *smdk2440 *smdk2440 with s3c2440 cpu module，其余不選 其余的machi

44、nes下選項全部不選（如2400，2412，2442，2443） 5、kernel features- *use the arm eabi to compile the kernel 注：由于所使用的的交叉編譯arm-linux-gcc-4.3.2是符合eabi標準交叉編譯器，對于浮點運行會預設硬浮點運算fpa(float point architecture)，而沒有fpa的cpu，比如samsung s3c2410/s3c2440，會使用fpe(float point emulation 即軟浮點)，這樣在速度上就會遇到極大的限制，使用eabi(embedded application b

45、inary interface)則可以對此改善處理，arm eabi有許多革新之處，其中最突出的改進就是float point performance，它使用vector float point(矢量浮點)，因此可以極大提高涉及到浮點運算的程序。 參考： 6、boot options- noinitrd root=/dev/mtdblock2 init=/linuxrc console=ttysac0 7、userspace binary formats- *kernel support for elf binaries 其它的可以全部不選。 8、 選擇支持yaffs2文件系統(tǒng) file sy

46、stem- miscellaneous file systems- yaffs2 file system support * lets yaffs do its own ecc native language support codepage 437 (united states, canada) simplified chinese charset(gb2312) traditional chinese charset(big5) nls iso 8859-1(latin1:western european languages) nls utf-8 9、device drivers- gra

47、phics support- support for frame buffer devices- *enable firmware edid *enable video mode handling helpers s3c2410 lcd framebuffer support console display driver support- framebuffer console support *select compiled-in fonts * vga8x8 font *vga8x16 font *bootup logo- *standard black and white linux l

48、ogo *standard 16-color linux logo *standard 224-color linux logo 在bootup logo-選擇的那幾項，將會在系統(tǒng)啟動時在液晶上顯示開機logo。5.2.2 編譯內核編譯內核需要遵守以下步驟： 1、make dep make dep的意思就是說：如果你使用程序a（比如支持特殊設備），而a需用到b(比如b是a的一 個模塊/子程序）。而你在做make config的時候將一個設備的驅動 由內核支持改為module,或取消支持，這將可能影響到b的一個參數(shù)的設置，需重新編譯b，重新編譯或連接a.如果程序數(shù)量非常多， 你是很難手工完全做好

49、此工作的。make dep實際上讀取配置過程生成的配置文件，來創(chuàng)建對應于配置的依賴關系樹，從而決定哪些需要編譯而那些不需要編譯。所以，你要make dep。 2、make clean 清除一些以前留下的文件，比如以前編譯生成的目標文件，這一步必須要進行。否則，即使內核配置改動過，編譯內核時還是將原來生成的目標文件進行連接，而不生成改動后的文件。 3、make zimage linux 內核有兩種映像：一種是非壓縮內核，叫 image，另一種是它的壓縮版本，叫zimage。根據(jù)內核映像的不同，linux內核的啟動在開始階段也有所不同。zimage是image經過壓縮形成的，所以它的大小比 ima

50、ge小。但為了能使用zimage，必須在它的開頭加上解壓縮的代碼，將 zimage解壓縮之后才能執(zhí)行，因此它的執(zhí)行速度比image要慢。但考慮到嵌入式系統(tǒng)的存儲空容量一般比較小，采用zimage可以占用較少的存儲空間，因此犧牲一點性能上的代價也是值得的，所以一般的嵌入式系統(tǒng)均采用壓縮內核的方式。 編譯完成后，會在內核目錄arch/arm/boot/下生成zimage內核映像文件。5.3智能呼叫終端軟件設計 呼叫終端作為排隊系統(tǒng)中rs485通信的從機，除了通過按鍵與主機進行信息交互之外，還可以根據(jù)主機發(fā)送的廣播包實時更新本窗口最大等待號。其軟件設計采用c51語言進行程序設計，主要包含兩個部分，主

51、程序部分巡檢按鍵信息，分析所接收的數(shù)據(jù)幀并進行相應的處理。主程序軟件設計在呼叫終端的主程序中，首先對串日和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進行初始化，包括通過軟件定義本從機地址，打開串口中斷，主要完成兩個功能，一是巡查并記錄按鍵信息作為向主機回復的應答幀數(shù)據(jù);二是分析數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中串口接收的數(shù)據(jù)并進行處理，包括更新led數(shù)碼管顯示的最大等待號和正在服務號、給主機回復相的數(shù)據(jù)幀。通信模塊軟件設計呼叫終端在主程序中將串口初始化后，即打開串口中斷，準備接收數(shù)據(jù)。在完整無誤的接到主機發(fā)來數(shù)據(jù)幀后，可以將接收到的字節(jié)依次送入緩沖存儲器由后臺程序處理，中斷處理程序(isr)只負責接收數(shù)據(jù)幀，這就簡化了中斷程序的設計。下圖為呼叫終

52、端通信模塊程序設計流程圖。圖5.1通信模塊程序設計流程圖5.4嵌入式實時操作的移植c/os-ii是一種免費、開源、結構小巧、基于可搶占優(yōu)先級調度的實時操作系統(tǒng)，其內核提供任務調度與管理、時間管理、任務間同步與通信、內存管理和中斷服務等功能。c/os-ii的源代碼中除了與微處理器硬件相關的部分使用匯編語言編寫，絕大部分是使用ansic編寫的，因而具有較強的移植性，尤其適合在定制嵌入式系統(tǒng)時移植到各種嵌入式微處理器上。使用條件編譯可以實現(xiàn)卜c/os-ii內核的定制與裁剪，使得內核更加精悍實用。c/os-ii還具有較強的實時性，可剝奪的實時內核使其總是運行就緒條件下優(yōu)先級最高的任務，其大多數(shù)函數(shù)調用

53、和服務的執(zhí)行時間具有確定性。c/os-ii的多任務特點可以方便用戶管理多個任務，足以滿足一般的需要。其豐富的系統(tǒng)服務包含信號量、互斥信號量、時間標志、消息郵箱、消息隊列、內存的申請與釋放及時間管理函數(shù)等。此外，c/os-ii還具有出色的穩(wěn)定性與可靠性，它的每一種功能、每一個函數(shù)及每一行代碼都經過了考驗和測試?？偨Y經過努力，本文所做的工作僅僅是運用嵌入式技術在智能排隊系統(tǒng)領域里的一點嘗試性實踐，主要完成了以下幾方面的工作:(1)調查研究了國內排隊系統(tǒng)產品現(xiàn)狀，分析了一般排隊系統(tǒng)的工作流程和基本功能需求，設計了用嵌入式技術解決排隊系統(tǒng)的硬件、軟件和組網方案。(2)在系統(tǒng)的硬件設計中，首先在深入研究

54、串行通信原理的基礎上，采用rs485通信方式對排隊系統(tǒng)內部進行組網，并對使用rs485進行網絡配置的注意事項進行了說明;接著分別采用嵌入式微處理器s3c2440、lpc2138以及at89c2051為主控制芯片，設計了排隊系統(tǒng)的三個主要硬件模塊，即排隊服務器主機、以及呼叫終端，重點完成了最后兩者的硬件設計、實現(xiàn)與調試工作。(3)在設計軟件部分時，主要完成了以下兩個方面的工作。針對排隊叫號系統(tǒng)的功能需求和組網特點，重點設計了專門適合排隊系統(tǒng)的rs485通信協(xié)議，系統(tǒng)內部各個模塊通信軟件均參照此協(xié)議進行設計;參與完成了系統(tǒng)三個模塊的軟件設計一與調試工作。一是參與了主機服務器的軟件設計，使用嵌入式l

55、inux操作系統(tǒng)作為應用程序的開發(fā)平臺，滿足了系統(tǒng)下一步功能擴展的需求，主要研究了linux下rs485通信協(xié)議的軟件設計;二是使用嵌入式實時操作系統(tǒng)c/os-ii作為led顯示屏應用程序的開發(fā)平臺，設計了led屏的應用程序，在軟件的設計中引入了嵌入式中間件技術，提高了軟件的開發(fā)效率和穩(wěn)定性;三是設計了智能呼叫終端的應用程序。并主要完成了最后兩部分工作，尤其是重點研究了每個模塊通信軟件的設計方法。(4)將系統(tǒng)硬件和軟件集成后，分階段架構系統(tǒng)完成了排隊主機與每個從機的分別聯(lián)調，最后，將整個系統(tǒng)組網進行調試，實驗結果表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。本文所開發(fā)的嵌入式智能排隊叫號系統(tǒng)具有以下特點:(l)使用嵌入式技術開發(fā)智能排隊系統(tǒng)，硬件采用嵌入式微處理器arm系列以及s1系列單片機，操作系統(tǒng)使用開源linux和林c/os-ii，充分考慮了系統(tǒng)的低成本和穩(wěn)定性。(2)采用嵌入式技術有利于將系統(tǒng)的軟件和硬件設計成模塊化，在硬件的設計中預留了很多方便擴展的接口，方便以后進行功能擴展。.由于時間倉促加之缺乏足夠經驗，對系統(tǒng)的測試方法較為簡單，在窗口的服務類型選擇問題上、系統(tǒng)的組網方案選擇等方面還存在一些不足，期待在以后的學習與工作中逐步改進。主要問題如下:（1）由于時間有限，本文僅實現(xiàn)了led顯示條屏，而在很多應用排