嵌入式系統(tǒng)-應用實例

1、嵌入式系統(tǒng)1盤點機 隨著現(xiàn)代物流業(yè)倉儲、超市等行業(yè)的快速發(fā)展，物隨著現(xiàn)代物流業(yè)倉儲、超市等行業(yè)的快速發(fā)展，物品流動的速度越來越快，倉儲庫存周期也越來越短。這樣品流動的速度越來越快，倉儲庫存周期也越來越短。這樣物流倉儲盤點行業(yè)的壓力也越來越大，傳統(tǒng)的人工盤點方物流倉儲盤點行業(yè)的壓力也越來越大，傳統(tǒng)的人工盤點方式已經(jīng)不能適應現(xiàn)代物流的發(fā)展。為了解決這一問題，國式已經(jīng)不能適應現(xiàn)代物流的發(fā)展。為了解決這一問題，國際上一些物流先進國家已經(jīng)采用專業(yè)的盤點設備際上一些物流先進國家已經(jīng)采用專業(yè)的盤點設備盤點盤點機，用于物流盤點。機，用于物流盤點。概述概述盤點機是如何組成的呢？盤點機是如何組成的呢？3 組成我們

2、在設計時采用了目前流行的嵌入式微組成我們在設計時采用了目前流行的嵌入式微處理器作為系統(tǒng)核心部件。其微處理器選型是采用處理器作為系統(tǒng)核心部件。其微處理器選型是采用三星公司生產(chǎn)的三星公司生產(chǎn)的S3C2410S3C2410微處理器，操作系統(tǒng)采用微處理器，操作系統(tǒng)采用了了Windows CE .NET 4.2Windows CE .NET 4.2嵌入式操作系統(tǒng)。整個系嵌入式操作系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的硬件部分主要分為三個大的模塊：核心板、系統(tǒng)的硬件部分主要分為三個大的模塊：核心板、系統(tǒng)板和專用鍵盤及統(tǒng)板和專用鍵盤及 LCDLCD顯示器。顯示器。 核心板上集成了微處理器、核心板上集成了微處理器、64MB SDR

3、AM64MB SDRAM和和64MB NAND 64MB NAND FlashFlash模塊及部分支持電路。模塊及部分支持電路。 系統(tǒng)板上設計有與核心板連接的接口，同時又集成系統(tǒng)板上設計有與核心板連接的接口，同時又集成有顯示器接口，以太網(wǎng)接口，有顯示器接口，以太網(wǎng)接口，USBUSB接口，串口，接口，串口，CFCF卡和卡和IrDAIrDA條形碼掃描接口等各種外設及以相應的控制部件，條形碼掃描接口等各種外設及以相應的控制部件，另外還有電源管理與轉換等一些附屬電路。另外還有電源管理與轉換等一些附屬電路。 31 31鍵的專用鍵盤是采用超低功耗的鍵的專用鍵盤是采用超低功耗的MSP430MSP430單片機

4、作單片機作為控制器來對鍵盤進行編解碼，通過自定義的串行口為控制器來對鍵盤進行編解碼，通過自定義的串行口鍵盤接入系統(tǒng)板。鍵盤接入系統(tǒng)板。 顯示部分是采用顯示部分是采用192192* *64 LCD64 LCD字符型顯示器。字符型顯示器。4核心核心板、系統(tǒng)板、系統(tǒng)板和專用鍵盤及板和專用鍵盤及 LCDLCD顯示顯示實物圖片實物圖片5便攜式盤點設備外觀硬件平臺的設計硬件平臺的設計 嵌入式設備的硬件架構一般都是以嵌入式微處理嵌入式設備的硬件架構一般都是以嵌入式微處理器為核心，通過處理器接口擴展以及系統(tǒng)硬件的支持，器為核心，通過處理器接口擴展以及系統(tǒng)硬件的支持，把眾多的外設單元集成到整個系統(tǒng)中，并通過把眾

5、多的外設單元集成到整個系統(tǒng)中，并通過CPLD CPLD 等邏輯轉換器件和其它硬件電路完成對外設模塊進行等邏輯轉換器件和其它硬件電路完成對外設模塊進行讀寫和控制操作。讀寫和控制操作。 硬件部分主要包含有核心板，系統(tǒng)板和專用鍵盤硬件部分主要包含有核心板，系統(tǒng)板和專用鍵盤及及 LCDLCD顯示器三個部分。顯示器三個部分。 系統(tǒng)核心板簡介系統(tǒng)核心板簡介 核心板是整個系統(tǒng)的核心，集成了盤點機系統(tǒng)的核心板是整個系統(tǒng)的核心，集成了盤點機系統(tǒng)的微處理器、微處理器、SDRAMSDRAM單元、單元、NAND FlashNAND Flash單元以及它們所單元以及它們所需要的輔助部件，如晶體振蕩器（需要的輔助部件，如

6、晶體振蕩器（12MHZ12MHZ和和32KHZ32KHZ兩兩組），電源模塊等等。組），電源模塊等等。67硬件平臺示意圖硬件平臺示意圖系統(tǒng)板的組成系統(tǒng)板的組成 系統(tǒng)板起兩方面的作用，一方面對核心板提供支持。系統(tǒng)板起兩方面的作用，一方面對核心板提供支持。如為核心板供電，提供外設到核心板的連接，另一方面如為核心板供電，提供外設到核心板的連接，另一方面為各種外設提供了接口。為各種外設提供了接口。 系統(tǒng)板主要集成有系統(tǒng)板主要集成有RJ-45RJ-45網(wǎng)絡接口、網(wǎng)絡接口、USB USB 主從設主從設備接口、串行接口、備接口、串行接口、LCDLCD顯示器接口、顯示器接口、CFCF卡接口、鍵盤卡接口、鍵盤等接

7、口電路。同時，還有包含有一些相應的控制轉換電等接口電路。同時，還有包含有一些相應的控制轉換電路（如可編程器件路（如可編程器件CPLDCPLD）和電源管理部分。）和電源管理部分。 8專用鍵盤的設計專用鍵盤的設計 盤點機的輸入信號則采用外接的串口鍵盤手動輸入盤點機的輸入信號則采用外接的串口鍵盤手動輸入和串口條形碼掃描儀讀入方式。串口鍵盤為自行設計的，和串口條形碼掃描儀讀入方式。串口鍵盤為自行設計的，適合盤點業(yè)需要的專用鍵盤，鍵盤采用了一款適合盤點業(yè)需要的專用鍵盤，鍵盤采用了一款1616位低功位低功耗單片機耗單片機MSP430MSP430進行管理。進行管理。 使用盤點機的目的是為了提高盤點效率，對于

8、盤點使用盤點機的目的是為了提高盤點效率，對于盤點人員而言，使用最多的就是掃描儀和鍵盤。掃描儀上只人員而言，使用最多的就是掃描儀和鍵盤。掃描儀上只有一個按鍵，使用簡單。由于鍵盤的效率對于提高盤點有一個按鍵，使用簡單。由于鍵盤的效率對于提高盤點的效率非常重要，所以在盤點機系統(tǒng)中設計一款最合適的效率非常重要，所以在盤點機系統(tǒng)中設計一款最合適盤點使用的鍵盤是提高盤點效率的重要一環(huán)。盤點機是盤點使用的鍵盤是提高盤點效率的重要一環(huán)。盤點機是一款便攜式設備，鍵盤不可能做得很大，另一方面為了一款便攜式設備，鍵盤不可能做得很大，另一方面為了便于盤點人員實現(xiàn)盲打，按鍵的大小不能太小，特別是便于盤點人員實現(xiàn)盲打，按

9、鍵的大小不能太小，特別是頻繁使用的按鍵還應該比計算機標準鍵盤略大。在這種頻繁使用的按鍵還應該比計算機標準鍵盤略大。在這種情況下，按鍵的個數(shù)就有所限制，經(jīng)過大量實踐，最終情況下，按鍵的個數(shù)就有所限制，經(jīng)過大量實踐，最終的鍵盤設計采用了的鍵盤設計采用了3131鍵的方案。其中字母和數(shù)據(jù)鍵在一鍵的方案。其中字母和數(shù)據(jù)鍵在一般情況下作為數(shù)字鍵使用，配合般情況下作為數(shù)字鍵使用，配合ShiftShift按鍵輸入字母。按鍵輸入字母。9鍵盤部分的框圖鍵盤部分的框圖10 LCDLCD顯示器顯示器 系統(tǒng)采用了一款專用顯示器系統(tǒng)采用了一款專用顯示器1921926464型型LCDLCD顯示器。該顯示器是一種圖形點陣液晶

10、顯示顯示器。該顯示器是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅動器、列驅動器及器，它主要由行驅動器、列驅動器及1921926464全全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以點陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示顯示12124 4個個( 16( 161616點陣點陣 ) )漢字，采用漢字，采用3.3V3.3V電電源供電，與處理器接口采用源供電，與處理器接口采用8 8位并行輸入輸出數(shù)位并行輸入輸出數(shù)據(jù)總線和據(jù)總線和8 8條控制線。條控制線。S3C2410S3C2410處理器內(nèi)部集成了處理器內(nèi)部集成了LCDLCD控制器，但是該控制器不支持用戶選定的顯控制器，但是該控制器不支持用戶選定的顯示器

11、，只能采用其他方式接入該款顯示器，實際示器，只能采用其他方式接入該款顯示器，實際采用的是直接掛接到處理器的通用采用的是直接掛接到處理器的通用I/OI/O口上的方口上的方式。式。11軟件系統(tǒng)的設計軟件系統(tǒng)的設計 系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括嵌入式操作系統(tǒng)選系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括嵌入式操作系統(tǒng)選型、定制及裁減、硬件驅動程序和用戶應用程序型、定制及裁減、硬件驅動程序和用戶應用程序方面。方面。 操作系統(tǒng)的定制與實現(xiàn)操作系統(tǒng)的定制與實現(xiàn) Window CE Window CE 具有良好的圖形交互界面，便具有良好的圖形交互界面，便于開發(fā)調(diào)試上層圖形應用程序，所以本便攜式盤于開發(fā)調(diào)試上層圖形應用程序，所以本便攜式

12、盤點機的操作系統(tǒng)選用了點機的操作系統(tǒng)選用了Windows CEWindows CE。 Microsoft Windows CE .NET Microsoft Windows CE .NET 是支持多平臺是支持多平臺的、可定制的的、可定制的3232位嵌入式操作系統(tǒng)。支持多線程、位嵌入式操作系統(tǒng)。支持多線程、完全搶占執(zhí)行和多任務。不僅適用于工業(yè)上的嵌完全搶占執(zhí)行和多任務。不僅適用于工業(yè)上的嵌入式設備，同時支持高度便攜性的個人計算設備，入式設備，同時支持高度便攜性的個人計算設備，如掌上電腦、如掌上電腦、PDA PDA 和移動通信設備等。和移動通信設備等。 12Windows CEWindows CE

13、的啟動過程的啟動過程（1 1）在核心板上，將系統(tǒng)設置為）在核心板上，將系統(tǒng)設置為NAND FlashROMNAND FlashROM啟動方式；啟動方式；（2 2）上電復位后，系統(tǒng)自動將）上電復位后，系統(tǒng)自動將NAND FlashROMNAND FlashROM內(nèi)的前內(nèi)的前4KB4KB字節(jié)（字節(jié)（NBootNBoot）拷貝到）拷貝到boot SRAMboot SRAM中，執(zhí)行中，執(zhí)行boot SRAMboot SRAM中中代碼。如果需要（代碼。如果需要（NBoot 4KBNBoot 4KB），將），將NBootNBoot區(qū)數(shù)據(jù)拷貝區(qū)數(shù)據(jù)拷貝到到SDRAMSDRAM中，再執(zhí)行中，再執(zhí)行NBootN

14、Boot；（3 3）如果設置為調(diào)試狀態(tài)，）如果設置為調(diào)試狀態(tài)，NBootNBoot將將EBootEBoot區(qū)數(shù)據(jù)裝入?yún)^(qū)數(shù)據(jù)裝入SDRAMSDRAM，執(zhí)行，執(zhí)行EBootEBoot，EBootEBoot程序按照用戶的指令通過以程序按照用戶的指令通過以太網(wǎng)下載太網(wǎng)下載Windows CEWindows CE鏡像文件，并將鏡像文件寫入鏡像文件，并將鏡像文件寫入Windows CEWindows CE區(qū)段；區(qū)段；（4 4）NBootNBoot或者或者EBootEBoot將將Windows CEWindows CE區(qū)段數(shù)據(jù)裝入?yún)^(qū)段數(shù)據(jù)裝入SDRAMSDRAM，引導引導Windows CEWindows

15、CE操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)。13鍵盤驅動程序的實現(xiàn)鍵盤驅動程序的實現(xiàn) 標準標準Windows CEWindows CE支持兩種類型的鍵盤：支持兩種類型的鍵盤：PS/2PS/2鍵鍵盤和矩陣鍵盤。本項目的鍵盤為串行接口，實盤和矩陣鍵盤。本項目的鍵盤為串行接口，實際占用的是際占用的是UART1UART1，與兩種標準類型都不匹配。，與兩種標準類型都不匹配。分析兩種標準分析兩種標準Windows CEWindows CE鍵盤接口之后，決定鍵盤接口之后，決定在矩陣鍵盤模型的基礎上進行修改，編寫驅動在矩陣鍵盤模型的基礎上進行修改，編寫驅動程序，滿足本項目的需求。程序，滿足本項目的需求。14（1 1） 將將UAR

16、T1UART1配置為鍵盤接口；配置為鍵盤接口；（2 2） 修改修改OALOAL層中的系統(tǒng)中斷映射代碼，將層中的系統(tǒng)中斷映射代碼，將UART1UART1的硬的硬件中斷映射為邏輯鍵盤中斷（件中斷映射為邏輯鍵盤中斷（SYSINTR_KEYBOARDSYSINTR_KEYBOARD）；）；（3 3）在鍵盤中斷驅動程序中注冊鍵盤）在鍵盤中斷驅動程序中注冊鍵盤ISTIST的中斷映射為的中斷映射為SYSINTR_KEYBOARDSYSINTR_KEYBOARD，將，將SYSINTR_KEYBOARDSYSINTR_KEYBOARD映射到事件映射到事件EVENT_KEYBOARDEVENT_KEYBOARD上

17、，等待鍵盤事件發(fā)生；上，等待鍵盤事件發(fā)生；（4 4） EVENT_KEYBOARDEVENT_KEYBOARD事件被觸發(fā)后，在底層驅動模塊事件被觸發(fā)后，在底層驅動模塊中讀取串口鍵盤代碼，填充鍵盤碼和按鍵狀態(tài)所需的數(shù)中讀取串口鍵盤代碼，填充鍵盤碼和按鍵狀態(tài)所需的數(shù)據(jù)，提交給上一級模塊；據(jù)，提交給上一級模塊；（5 5） 鍵盤管理模塊中修改掃描碼到虛鍵碼的轉換表，鍵盤管理模塊中修改掃描碼到虛鍵碼的轉換表，完成掃描碼到虛鍵碼的轉換。完成掃描碼到虛鍵碼的轉換。按照按照Windows CEWindows CE標準的鍵盤驅動結構編寫鍵盤驅動程序，標準的鍵盤驅動結構編寫鍵盤驅動程序，編譯之后的編譯之后的DLL

18、DLL程序掛入程序掛入Windows CEWindows CE系統(tǒng)，鍵盤即可正系統(tǒng)，鍵盤即可正常工作。注意，本系統(tǒng)中小鍵盤的編碼工作由鍵盤本地常工作。注意，本系統(tǒng)中小鍵盤的編碼工作由鍵盤本地的控制器（的控制器（MSP430MSP430）來完成。）來完成。15盤點系統(tǒng)驅動程序的開發(fā)盤點系統(tǒng)驅動程序的開發(fā) Windows CE Windows CE 驅動模型驅動模型要把要把Windows CEWindows CE移植到目標平臺上，必須為在移植到目標平臺上，必須為在硬件平臺上的硬件設備提供驅動程序。通過設硬件平臺上的硬件設備提供驅動程序。通過設備驅動程序可以將操作系統(tǒng)和外部設備連接起備驅動程序可以將

19、操作系統(tǒng)和外部設備連接起來，使得操作系統(tǒng)能夠識別這些設備，并為應來，使得操作系統(tǒng)能夠識別這些設備，并為應用程序提供設備服務。就像其它操作系統(tǒng)一樣，用程序提供設備服務。就像其它操作系統(tǒng)一樣，Windows CEWindows CE支持廣泛的基于各種支持廣泛的基于各種CECE平臺的設備平臺的設備驅動程序，同時也提供一些用于驅動程序開發(fā)驅動程序，同時也提供一些用于驅動程序開發(fā)的模型的模型(model)(model)。16 Windows CE Windows CE 的設備驅動設備模型有兩種形式：流接的設備驅動設備模型有兩種形式：流接口驅動口驅動( Stream Interface Driver )( Stream Interface Driver )和本地設備驅動和本地設備驅動( Native Device Driver )( Native Device Driver ) 。兩者的差別在于它們向。兩者的差別在于它們向上層提供的編程接口不同，流接口驅動提供一組統(tǒng)一格上層提供的編程接口不同，流接口驅動提供一組統(tǒng)一格式的流接口，而