嵌入式電子點(diǎn)菜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評(píng)與關(guān)注！ 嵌入式電子點(diǎn)菜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任良才1，李鑫2，閆宸2*（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，江蘇徐州 221000； 2.常熟理工學(xué)院 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）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、COS-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LCD、觸摸屏連接的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)主要是點(diǎn)菜應(yīng)用程序和GSM發(fā)送程序的設(shè)計(jì)、編寫和調(diào)試。關(guān)鍵詞：GSM；嵌入式系統(tǒng)

2、；COS-中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A隨著人們生活水平的提高和生活方式的轉(zhuǎn)變以及中國(guó)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、COS-嵌入式操作系統(tǒng)以及觸摸屏

3、技術(shù)的嵌入式電子點(diǎn)菜系統(tǒng)作為點(diǎn)菜系統(tǒng)的解決方案，其特點(diǎn)是開發(fā)和使用比較方便。1 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(yíng)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：7 / 7柜臺(tái)計(jì)算機(jī)GSM模塊GSM模塊GSM網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)菜終端圖1 點(diǎn)菜系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖2 終端硬件設(shè)計(jì)2.1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

4、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，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，

5、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。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FLA

6、SH。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。2.2 分模塊設(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（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)

7、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。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)M7843和S3C44B0X的連接，如下圖：圖4 FM7843的連接無線收發(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R

8、S-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。3軟件設(shè)計(jì)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。3.1 操作系統(tǒng)的移植本系統(tǒng)操作系統(tǒng)選用COS-系統(tǒng)，COS-是占先式內(nèi)核的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)，任務(wù)調(diào)度是搶占式的多任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。COS-不僅源碼公開，而且具有非常穩(wěn)定、可靠的性能。應(yīng)用COS-系統(tǒng)的主要任務(wù)是COS-系統(tǒng)的移植工作，而移植工作的任務(wù)主要

9、集中在多任務(wù)切換的實(shí)現(xiàn)上，用來保存好恢復(fù)CPU現(xiàn)場(chǎng)。COS-移植到ARM7TDMI處理器上，必須寫上述3個(gè)文件，這3個(gè)文件都是與處理器架構(gòu)密切相關(guān)，分別是OS_CPU.h、OS_CPU_A.s、OS_CPU.c。它們的作用是把COS-操作系統(tǒng)緊緊的附著在ARM處理器上，實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的協(xié)同。 其中OS_CPU.h包括了用#define定義的處理器相關(guān)的常量、宏和類型定義；OS_CPU_A.s文件中，要求用戶編寫一下4個(gè)簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言函數(shù)OSStartHighRdy（用于啟動(dòng)當(dāng)前就緒的優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)）、OSCtxSW（用于進(jìn)行任務(wù)之間的切換）、OSIntCtxSW（OSCtxSW通過調(diào)用OSI

10、ntCtxSW來從ISR中執(zhí)行切換功能）和OSTickISR（時(shí)鐘節(jié)拍控制）；OS_CPU.c中唯一必要的函數(shù)是OSTaskStkInit( )，其他函數(shù)只需聲明不需包含代碼。3.2消息循環(huán)在多任務(wù)系統(tǒng)中，消息是系統(tǒng)各個(gè)任務(wù)之間通信的最常用手段，它可以使一個(gè)任務(wù)或者中斷服務(wù)程序向另一個(gè)任務(wù)發(fā)送以指針方式定義的變量，消息隊(duì)列相關(guān)函數(shù)定義在OSMessage.h中。應(yīng)用程序在Main-Task任務(wù)中等待消息，并對(duì)消息進(jìn)行判斷和處理。在本系統(tǒng)的主任務(wù)中使用如下的代碼來實(shí)現(xiàn)消息循環(huán)。POSMSG PMsg=0；/消息循環(huán)for(;) POS_Ctrl pCtrl; /定義消息結(jié)構(gòu)pMsg=WaitMe

11、ssage(0); /等待消息switch(pMsg-Message) case OSM_KEY: /用到觸摸屏?xí)rOSM_KEY 要替換成OSM_TOUCH_SCREENonKey(pMsg-WParam,pMsg-Lparam /按回車鍵顯示菜單圖片break； （pMsg）；/刪除消息，釋放資源因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用鍵盤和觸摸屏兩套輸入方案，所以有兩種點(diǎn)菜輸入消息：OSM_KEY是鍵盤消息， OSM_TOUCH_SCREEN是觸摸屏消息。在編寫應(yīng)用程序時(shí)應(yīng)考慮到要區(qū)分是哪種輸入，并且做相應(yīng)處理。兩者的區(qū)分是通過switch(pMsg-Message)語(yǔ)句來選擇判斷的，通過判斷輸入是OSM_KEY、

12、OSM_TOUCH_SCREEN中的哪一個(gè)即可區(qū)分兩種點(diǎn)菜輸入。在以上程序中WParam和 LParam是系統(tǒng)消息傳遞的相應(yīng)參數(shù)。鍵盤消息的類型pMsg-Message 為OSM_KEY，參數(shù)pMsg-WParam中包含鍵盤按鍵號(hào)碼信息，pMsg-Lparam中包含按鍵同時(shí)按下的功能鍵信息，用switch-case語(yǔ)句判斷按下的是哪個(gè)鍵值后便可進(jìn)行相應(yīng)處理。觸摸屏消息的類型pMsg-Message 為OSM_TOUCH_SCREEN，參數(shù)pMsg-Wparam中包含坐標(biāo)信息，用下面的語(yǔ)句獲得(x, y)值：Touch_Position.x=pMsg-WParam&0xffff；Touch_Po

13、sition.y= pMsg-WParam16；獲得(x, y) 值后用IsInRect2()函數(shù)來判斷某個(gè)觸摸點(diǎn)坐標(biāo)是否在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，例如：IsInRect2(prect1, pTouch_Position)判斷pTouch_Position坐標(biāo)值是否在prect1 指向的矩形區(qū)域內(nèi)，利用if-not語(yǔ)句判斷觸摸處在哪個(gè)區(qū)域后便可進(jìn)行相應(yīng)處理。系統(tǒng)得到消息并處理完成相應(yīng)的功能以后，要使用DeleteMessage函數(shù)刪除得到的消息，以釋放其相應(yīng)的內(nèi)存資源。3.3點(diǎn)菜處理觸摸屏點(diǎn)菜信息的處理，觸摸屏有動(dòng)作時(shí)，點(diǎn)菜中斷執(zhí)行case SM_TOUCH_SCREEN:所包含的程序。先獲取(x,

14、y) 值，然后用IsInRect2()函數(shù)來判斷哪個(gè)區(qū)間有觸摸動(dòng)作，根據(jù)不同區(qū)間處理程序不同。顧客點(diǎn)菜已經(jīng)結(jié)束時(shí)，將顧客點(diǎn)菜信息（包括桌號(hào)、點(diǎn)菜名稱、價(jià)格、總價(jià)）利用UART操作交給串口，準(zhǔn)備發(fā)送。鍵盤點(diǎn)菜流程和觸摸屏點(diǎn)菜流程基本一致，區(qū)別之處有兩點(diǎn)：一是在歡迎界面中，鍵盤操作可以設(shè)置餐桌號(hào)碼；二是鍵盤點(diǎn)菜中點(diǎn)菜矩形區(qū)域的判斷通過switch-case語(yǔ)句完成，而觸摸屏點(diǎn)菜通過if-not語(yǔ)句來完成。3.4 GSM模塊的通信S3C44B0X內(nèi)部集成了UART單元（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)

15、據(jù)，放入到輸出FIFO中（在不使用FIFO模式下，將被放到輸出保持寄存器中）。 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Int2Unicode()此函數(shù)把整型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為unicode字符串，再送至GSM模塊進(jìn)行通信。本系統(tǒng)GSM模塊的通信要使用AT指令集來實(shí)現(xiàn)。AT指令集每個(gè)指令執(zhí)行成功與否都有相應(yīng)的返回。AT指令集對(duì)于短消息的控制主要有三種模式：BLOCK MODE ,基于AT命令的PDU MODE ,基于AT指令的 TEXT MODE。在本系統(tǒng)中選用基于AT命令的TEXT MODE。具體編程中控制系統(tǒng)可以發(fā)給GSM模塊AT命令的字符串來控制其行為，先用Uart_Init(1

16、,0,115200);語(yǔ)句設(shè)置開發(fā)平臺(tái)的串口1波特率為115200bps，并且選擇短消息格式為GSM_Cmd(AT+CMGF=1n)（文本模式）。在程序中輸入AT+CSCA=“+8613800512500”回車(具體的號(hào)碼由當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)營(yíng)商決定)來設(shè)置短消息中2心地址。在收發(fā)短消息時(shí)要用到如下指令：AT+CMTI：“SM”，X(X表示接收短消息的SIM卡存儲(chǔ)號(hào)碼)，AT+CMGR=X回車(從X存儲(chǔ)區(qū)讀短消息)，AT+CMGD=X回車(從X存儲(chǔ)區(qū)刪除短消息)，AT+CMGF=1回車(采用文本格式發(fā)送)，AT+CMGS=“+861xxxxxxxxx”回車（輸入短消息），Crtl+Z（結(jié)束并發(fā)送）。4

17、結(jié)語(yǔ)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COS-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。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

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19、）10 朱 偉S3C44b0X控制LCD的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). J. 真空電子技術(shù), 2006，（3）The Design of Embedded electronic ordering systemRen Liang-cai1 , Li Xin2, Yan Chen2(1. School of Information and Electrical Engineering, China University of Minning and Technology, Xuzhou 221000;2.School of Electrical Engineering & Automation, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500,China)Abstract：This paper presents