基于嵌入式的無線點(diǎn)菜系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程名稱： 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 論文題目： 嵌入式電子點(diǎn)菜系統(tǒng) 專業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)： 二班 姓名： 趙曉 學(xué)號(hào)： 201322450229 指導(dǎo)老師： 張鵬云 嵌入式電子點(diǎn)菜系統(tǒng)摘要：本文提出了一種基于GSM無線通信技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、ADS1.2開發(fā)平臺(tái)、三星S3C44B0X微控制器、linux嵌入式操作系統(tǒng)以及觸摸屏技術(shù)的新型點(diǎn)菜方式, 為餐飲業(yè)走向全面數(shù)字化提供解決方案。本文的主要任務(wù)集中在點(diǎn)菜終端的軟硬件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)主要是微處理器、LCD、觸摸屏,無線收發(fā)模塊的連接設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)主要是系統(tǒng)軟件，點(diǎn)菜應(yīng)用程序和GSM發(fā)送程序的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：GSM；嵌入式

2、系統(tǒng)；S3C44B0X；目錄 1設(shè)計(jì)背景及要求1 1.1 設(shè)計(jì)背景.1 1.2 設(shè)計(jì)要求與目的.1 2點(diǎn)菜系統(tǒng)總體框架.1 3終端硬件設(shè)計(jì).1 3.1 硬件框圖1 3.2 硬件部分介紹.2 4. 各模塊的設(shè)計(jì)與連接實(shí)現(xiàn).2 4.1 微處理器模塊設(shè)計(jì)2 4.2 LCD顯示屏連接實(shí)現(xiàn)3 4.3 觸摸屏連接實(shí)現(xiàn)3 4.4 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì).3 5. 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)及各模塊功能實(shí)現(xiàn)3 5.1 概述3 5.2 軟件架構(gòu)4 5.3 系統(tǒng)軟件.4 5.4 應(yīng)用軟件.4 5.4.1主控模塊.5 5.4.2顯示處理模塊.5 5.4.3數(shù)據(jù)處理模塊.5 5.4.4通信模塊.6 6結(jié)語.7 7參考文獻(xiàn).71 設(shè)計(jì)背景

3、及要求1. 1 設(shè)計(jì)背景隨著人們生活水平的提高和生活方式的轉(zhuǎn)變以及中國經(jīng)濟(jì)及旅游業(yè)的發(fā)展，餐飲業(yè)市場(chǎng)活躍,蘊(yùn)藏巨大的商機(jī)，餐飲消費(fèi)繼續(xù)擔(dān)當(dāng)著拉動(dòng)消費(fèi)需求迅增的重要力量。但是大多數(shù)的餐飲店還是沿襲傳統(tǒng)的點(diǎn)菜模式，即由人工記錄點(diǎn)菜并送至廚房，該過程繁瑣易出錯(cuò)，當(dāng)顧客比較多時(shí)，造成時(shí)間的浪費(fèi)和服務(wù)品質(zhì)的下降，需進(jìn)行數(shù)字化改造。有些餐飲店雖裝備點(diǎn)菜系統(tǒng)，但部分技術(shù)老舊、使用不方便、價(jià)格昂貴。在綜合已有電子點(diǎn)菜方案和性價(jià)比以及技術(shù)可行性的基礎(chǔ)上，本文選定基于GSM無線通信技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、ADS1.2開發(fā)平臺(tái)、三星S3C44B0X微控制器、嵌入式操作系統(tǒng)以及觸摸屏技術(shù)的嵌入式電子點(diǎn)菜系統(tǒng)作為點(diǎn)菜系統(tǒng)

4、的解決方案，其特點(diǎn)是開發(fā)和使用比較方便。1.2 設(shè)計(jì)要求與目的客戶通過點(diǎn)菜終端進(jìn)行點(diǎn)菜，終端可以將點(diǎn)菜信息通過無線傳輸方式傳輸?shù)焦衽_(tái)PC機(jī)，柜臺(tái)對(duì)對(duì)收到的信息加以處理，并可以給點(diǎn)菜終端或廚房計(jì)算機(jī)發(fā)送信息，從而減少點(diǎn)菜到上菜之間的時(shí)間。2 點(diǎn)菜系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用無線傳輸方式進(jìn)行通訊，點(diǎn)菜終端將得到的顧客點(diǎn)菜信息通過GSM模塊（內(nèi)置移動(dòng)運(yùn)營商出售的SIM卡）以無線方式發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)，最終傳輸?shù)焦衽_(tái)計(jì)算機(jī)GSM模塊。柜臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)收到的信息加以處理，并可以給點(diǎn)菜終端或廚房計(jì)算機(jī)發(fā)送信息。而本文主要工作集中在點(diǎn)菜終端的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如下：柜臺(tái)計(jì)算機(jī)GSM模塊GSM模塊GSM網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)菜終

5、端 圖1 點(diǎn)菜系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖3 終端硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件框圖在實(shí)際應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)硬件配置十分精簡(jiǎn)，除了CPU和基本的外圍電路外，其余硬件都可以根據(jù)成本和功能進(jìn)行裁減。嵌入式電子點(diǎn)菜系統(tǒng)的硬件構(gòu)成同樣非常簡(jiǎn)潔。S3C44B0XARM7TDMI2MNORFLASH8M SDRAM16MNANDFLASHFM7843觸摸屏LCDZLG7289晶振模塊電源模塊復(fù)位模塊USB接口GSM模塊數(shù)字鍵盤圖2 點(diǎn)菜終端硬件框圖3.2 硬件部分介紹系統(tǒng)下位機(jī)硬件部分包括主微處理器，顯示與輸入部分（本系統(tǒng)點(diǎn)菜輸入有兩套方案：觸摸屏、鍵盤），無線收發(fā)部分，存儲(chǔ)部分，以及其他基本的外圍電路部分（如：晶振電路模塊，

6、復(fù)位電路模塊，電源模塊）。系統(tǒng)采用S3C44B0X（ARM7TDMI）微處理器為核心微處理芯片。顯示與輸入部分采用帶觸摸屏功能的LCD和小鍵盤。其中LCD采用240*320，STN256色的LCD，而觸摸屏置于LCD液晶顯示器之上，屏體部分是一塊與顯示器非常吻合的多層復(fù)合薄膜，觸摸屏使用專用的驅(qū)動(dòng)芯片，本系統(tǒng)采用的驅(qū)動(dòng)芯片是FM7843(S3C44B0X選取PG口與FM7843接口，共用PG2-PG7共6條口線)。鍵盤采用ZLG7289芯片驅(qū)動(dòng)的小鍵盤，ZLG7289價(jià)格便宜，穩(wěn)定可靠。無線收發(fā)部分主要是通過9針串行線連接的GSM模塊，GSM模塊內(nèi)嵌SIM卡一塊，通過AT指令集來控制收發(fā)信息。

7、同時(shí)上位機(jī)PC也有通過9針串行線連接的GSM模塊，來實(shí)現(xiàn)相互之間的短消息互發(fā)。存儲(chǔ)部分要用到3種存儲(chǔ)器：NOR型FLASH,SDRAM（同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）,NAND型FLASH。NOR型FLASH用來存放Bootloader引導(dǎo)程序，SDRAM用來作為內(nèi)存，NAND型FLASH用來存放編譯的應(yīng)用程序。4 各模塊的設(shè)計(jì)與連接實(shí)現(xiàn)4.1 微處理器模塊設(shè)計(jì)點(diǎn)菜終端的微處理器采用三星公司的S3C44B0X，是一款基于ARM公司ARM7TDMI內(nèi)核的16/32位RISC位處理器， S3C44B0X頻率高達(dá)66MHZ,存儲(chǔ)尋址空間256MB, 8KB Cache,帶自動(dòng)握手的2通道UART,系統(tǒng)管理器（

8、片選FP/EDO/SDRAM控制器），帶PWM功能的5通道定時(shí)器， IIC總線接口，IIS總線接口，同步SIO接口和PLL倍頻器，而且采用了基于ARM7TDMI內(nèi)核的0.25M工藝的COMS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)器。S3C44B0X具有低功耗，簡(jiǎn)單明快的特點(diǎn)，適合低價(jià)格和低功耗的方面的使用。4.2 LCD顯示屏連接實(shí)現(xiàn)顯示部分，由于S3C44BOX內(nèi)置了LCD驅(qū)動(dòng)，所以從S3C44BOX 出來的信號(hào)可以經(jīng)74HCT245緩沖，直接接到LCD。電路圖如下： 圖3 LCD與S3C44BOX接口4.3 觸摸屏的連接實(shí)現(xiàn)觸摸屏驅(qū)動(dòng)選用FM7843，它的連接涉及到兩部分：FM7843和LCD的連接，F(xiàn)M784

9、3和S3C44B0X的連接，如下圖：圖4 FM7843的連接4.4 無線收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)無線收發(fā)模塊采用SIEMENS公司的TC35I，SIEMENS TC35I Terminal（TC35I終端）是西門子公司推出的一個(gè)便捷的即插即用解決方案。它內(nèi)置了TC35I無線模塊，集成了標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口以及SIM卡，可以用AT命令通過串口對(duì)它進(jìn)行控制。在本方案中，利用9針串口RS-232連接TC35I和S3C44B0X,并且編寫AT指令集來實(shí)現(xiàn)無線通信。5 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)及各模塊功能實(shí)現(xiàn)5.1 概述點(diǎn)菜系統(tǒng)終端由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分構(gòu)成，采用模塊化層次結(jié)構(gòu)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、嵌

10、入式linux、嵌入式數(shù)據(jù)庫、TCP/IP協(xié)議等。應(yīng)用軟件則按功能定制在操作系統(tǒng)的控制下來完成指定的功能。5.2 軟件架構(gòu)點(diǎn)菜終端軟件部分包括三層：驅(qū)動(dòng)層、OS層、應(yīng)用層。驅(qū)動(dòng)層主要是BSP，是軟硬件連接的紐帶，OS層包括實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口，應(yīng)用層主要是應(yīng)用程序。5.3 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件由低層驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)、中間層、和上層接口層（安卓層）組成，如圖所示：5.4 應(yīng)用軟件 點(diǎn)菜系統(tǒng)應(yīng)用軟件組成圖顯示處理模塊 主控模塊數(shù)據(jù)處理模塊 通信模塊鍵盤輸入表頁顯示客顯頁面數(shù)據(jù)保存數(shù)據(jù)讀取通信初始化信息接收信息組織應(yīng)用軟件輸入處理模塊信息發(fā)送 5.4.1 主控模塊 主控模

11、塊也為輸入事件處理模塊，該模塊接收來自各窗口的消息，并將消息發(fā)送給相應(yīng)的消息外理函數(shù)進(jìn)行處理， 處理流程如圖所示： 5.4.2 顯示處理模塊 根據(jù)輸入事件處理模塊發(fā)送的顯示信息，通過相應(yīng)的窗口函數(shù)進(jìn)行表頁顯示和客顯。 外理流程圖如圖所示： 5.4.3 數(shù)據(jù)處理模塊 在事件處理模塊控制下處理時(shí)，進(jìn)行存取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如增加菜，刪菜系統(tǒng)調(diào)置等操作。其處理流程圖如圖所示: 5.4.4 通信模塊 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸使用GSM通信實(shí)現(xiàn)手持PDA與前臺(tái)管理中心的溝通。是在UDP協(xié)議控制下進(jìn)行手持PDA與前臺(tái)主機(jī)通過GSM通信模塊進(jìn)行無線通信。從功能上說：遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸模塊主要實(shí)現(xiàn)4部分功能。1報(bào)文組織：將訂菜單按傳輸

12、控制協(xié)議組織成報(bào)文放入發(fā)送等待隊(duì)列中。2報(bào)文接受：讀取發(fā)送等待隊(duì)列中的報(bào)文進(jìn)行發(fā)送。3報(bào)文發(fā)送：接收從前臺(tái)下發(fā)的數(shù)據(jù)報(bào)文。4報(bào)文處理：將接收到的報(bào)文分類處理。（報(bào)文(message)是網(wǎng)絡(luò)中交換與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，即站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。報(bào)文包含了將要發(fā)送的完整的數(shù)據(jù)信息，其長短很不一致，長度不限且可變。）無線通信傳輸體系結(jié)構(gòu)如圖所示： S3C44B0X內(nèi)部集成了（提供兩個(gè)串口，可以利用UART操作實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)收發(fā)、波特率發(fā)生、中斷發(fā)生和自動(dòng)流控制等）。無線傳輸數(shù)據(jù)前可以利用UART操作將待發(fā)數(shù)據(jù)，放入輸出保持寄存器中。 這些數(shù)據(jù)包括餐桌號(hào)碼、顧客點(diǎn)菜的菜名、總價(jià)等，輸出前要用Int2Uni

13、code()此函數(shù)把整型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為unicode字符串，再送至GSM無線通信模塊進(jìn)行通信。本文提出了無線點(diǎn)菜終端的軟硬件系統(tǒng)解決方案,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)餐館點(diǎn)菜系統(tǒng)的原型，即采用S3C44B0X微處理器、TG35I GSM短消息通信模塊及其他輸入輸出模塊作為硬件平臺(tái)，利用linux實(shí)現(xiàn)點(diǎn)菜邏輯的方案。文中的電子點(diǎn)菜系統(tǒng)只是一個(gè)輪廓，只對(duì)一些關(guān)鍵部分做說明，其他還沒考慮到的問題還有許多，只能以后逐步升級(jí)完善。隨著電子技術(shù)及軟件的發(fā)展，基于ARM的嵌入式電子點(diǎn)菜系統(tǒng)將具有更大的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展空間。7 參考文獻(xiàn)1 劉嵐, 尹勇, 李京蔚. 基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā) M. 北京：電子工業(yè)出版社，20082 王田苗,魏洪興. 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā) M. 北京：清華大學(xué)出版社，20083 黃燕平. COS- RAM移植要點(diǎn)詳解M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20054 陳艷華. 基于ARM的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與案例M. 北京：人民郵電出版社， 20075 劉天時(shí)，強(qiáng)新建. ARM7嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20076 郭榮佐