基于ARM架構(gòu)單片機開發(fā)智能倉儲系統(tǒng)中的傳感采集單元

基于ARM架構(gòu)單片機開發(fā)智能倉儲系統(tǒng)中的傳感采集單元摘要針對高速發(fā)展的當今社會,人們對時間的高效利用,使得現(xiàn)代都市生活節(jié)奏加快,智能家居、遠程控制倉儲等都已經(jīng)漸漸的融入人們的日常生活中。隨著倉庫大量的增加,人們發(fā)現(xiàn)其管理難度也越來越大,對于倉庫的需求也越來越多,人力管理倉庫儲存漸漸的不能滿足需求了,對于如何減少人工負擔,提高效率也就成為了一個大眾化的問題。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求,我們開發(fā)了智能倉庫存儲管理系統(tǒng)來解決這問題。本系統(tǒng)是通過嵌入式技術(shù),實現(xiàn)了對倉庫環(huán)境的監(jiān)測和管理方面的智能化,提升了倉庫管理的效率,并且降低了人工管理和維護的成本,實現(xiàn)了不需要人力的倉庫管理系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和訪問工作。關(guān)鍵詞:高效；智能倉儲；遠程訪問ARM-basedMicrocontrollerDevelopmentofIntelligentStorageSystemSensorAcquisitionUnitAbstractFortherapiddevelopmentoftoday'ssociety,peopleontheefficientuseoftime,sothattheacceleratedpaceofmodernurbanlife,intelligenthome,remotecontrol,storageandsohasbeengraduallyintegratedintopeople'sdailylives.Withthelargeincreaseinthewarehouse,itwasdiscoveredthatitsmanagementhasbecomeincreasinglydifficultforthewarehousedemandmoreandmore,humanresourcemanagementwarehousinggraduallycan’tmeetdemand,andhowtoreducelaborburdenandimproveefficiencyhasbecomeapopularquestion.Inordertomeetthegrowingdemand,wehavedevelopedasmartwarehousestoragemanagementsystemtosolvethisproblem.Thissystemisembeddedtechnology,thewarehouseenvironmentmonitoringandmanagementofintelligence,toenhancetheefficiencyofwarehousemanagementandreduceslabormanagementandmaintenancecosts,theremotedoesnotneedmanpowerWarehouseManagementSystemmonitorandaccesswork.Keyword:Efficient;Smart;Warehousing;Remoteaccess目錄摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1智能倉儲的開發(fā)背景及前景 11.2論文中的一些術(shù)語解釋 21.3論文的研究內(nèi)容 31.3.1研究的內(nèi)容 3第二章主程序的設計 42.1系統(tǒng)框架 42.2M0終端設備的詳細工作流程 42.3M0終端設備的功能描述 8第三章M0的數(shù)據(jù)采集及發(fā)送 93.1硬件介紹 93.1.1硬件簡介及選擇原因 93.1.2硬件的主要模塊 93.1.3硬件的主要接口與功能 93.1.4硬件的微控制器 113.2M0的工作流程 113.2.1M0的工作流程 113.2.2M0的工作流程圖 123.3主要功能的介紹 123.3.1溫濕度傳感器DHT11 123.3.2光照傳感器ISL29003 153.3.3RFID信息采集CY14443 173.3.4三軸加速度傳感器MMA7455L 193.3.5ZigBee無線通信設備ZICM2410 21第四章系統(tǒng)移植和環(huán)境的搭建 244.1BOAWeb服務器移植 244.2CGI:通用網(wǎng)關(guān)接口 254.3SQLite移植 254.4HTML的設計 264.5環(huán)境的搭建 26總結(jié) 30致謝 31參考文獻 32第一章緒論1.1智能倉儲的開發(fā)背景及前景隨著計算機的廣泛應用,雖然目前很多的公司已經(jīng)將計算機應用于日常辦公,但是對于數(shù)據(jù)的采集方式還是會用紙張記錄、然后手工輸入到計算機的方式進行管理。因為畢竟是人力的輸入,出錯在所難免,浪費時間,準確率還比較低,對人力資源來說造成了浪費。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展,倉庫必然會越來越大,貨物會越來越多,種類也會越來越多。倉庫管理越來越復雜,企業(yè)的資金投入會增多。對于出庫,入庫而言,安全因素已經(jīng)值得重視了。傳統(tǒng)的人工管理倉庫模式已難以滿足倉庫管理的出入庫速度快、準確度高的要求了,那么這些缺點將會影響企業(yè)的日常運行,成為制約企業(yè)發(fā)展的一大障礙。目前我國許多的企業(yè)倉儲管理有這幾點缺陷:(1)因為是人工搬運,空間利用不足,分布不合理,基本的設施不健全,同時不能及時的反饋當前的信息。(2)倉庫中的存貨多,企業(yè)難以消化,從而產(chǎn)生惡性循環(huán),導致企業(yè)的看護這些無用的資源經(jīng)濟成本變多。(3)物品入庫出庫時,需要人工記錄,過程復雜,容易出錯,造成企業(yè)不必要的資源浪費。(4)倉庫存儲系統(tǒng)的不完善,浪費大量的人力資源,需要雇傭更多的人,對于一個企業(yè)的長遠發(fā)展來講,倉儲管理型的人才是必須有的。由此可見對于運用智能倉儲來管理這些勢在必行,而且這也將為倉庫管理帶來前所未有的改變,它不僅僅可以帶來意想不到的經(jīng)濟效益,同時也會為企業(yè)的快速發(fā)展提供無限的潛力。是否用智能倉儲來管理倉庫已經(jīng)成為一個企業(yè)現(xiàn)代化的標志之一。它之所以能給企業(yè)好的效益,其主要體現(xiàn)在：(1)智能化管理一方面節(jié)省了時間提高了工作效率,減少了人員方面的分配,同時也降低了出庫入庫時的出錯率,間接地減少了企業(yè)的開支,相對的增加了企業(yè)收入。(2)倉庫的管理操作自動化和信息的電子化,全面提高了倉庫的管理水平,更有利于企業(yè)未來的發(fā)展。對于我國智能倉儲的發(fā)展,筆者特意參考了一些資料書籍,發(fā)現(xiàn)近幾年隨著智能倉儲的發(fā)展逐步成熟,我國電商發(fā)展的迅猛增長,對于智能倉儲的發(fā)展未來幾年內(nèi)將呈井噴似的增長。2016-2022年中國智能倉儲行業(yè)市場規(guī)模發(fā)展預測年份市場規(guī)模(億元)20155182016622201774620188962019108020201295通過表格我們知道,對于未來幾年的智能化倉儲管理發(fā)展將進入白熱化的程度,一個好的智能倉儲系統(tǒng)將會為一個企業(yè)的發(fā)展乃至國民經(jīng)濟的提高,起到非常大的積極作用。在當今高速信息時代,一方面我們要開發(fā)出好的應用管理軟件,另一方面我們更應該建立完善的專業(yè)性的人才培養(yǎng)機制,使高水平的人才在實際工作中運用自身的知識去操作設備,提高倉庫存儲的利用率,讓他們根據(jù)企業(yè)的實際情況對貨物的信息及時反饋,做到用時少、速度快、精確度高的安排倉儲物資,從而提高企業(yè)的效率。1.2論文中的一些術(shù)語解釋Linux:Linux是一種類Unix操作系統(tǒng)。它是免費的并且開放源代碼的,可以支持多用戶操作的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。并且它可以安裝在各種計算機硬件設備中,從我們周邊的手機、平板、無線路由器,到臺式計算機和超級計算機,比如我國的天河2號,內(nèi)部也是Linux系統(tǒng)。ZigBee:ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域,可以嵌入各種設備,是一種低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)(與藍牙相似)。A9:ARMCortex-A9是基于ARMv7-A架構(gòu)的應用處理器。本項目Coretex-A9選用的CPU型號為三星公司出品的exynos4412,它是三星公司的第一款擁有四核的處理器。據(jù)有關(guān)部門的測試,同樣CPU的性能下,此款產(chǎn)品的性能更優(yōu)越,耗能更低。(本論文中出現(xiàn)的A9均為ARMCortex-A9處理器的簡稱,所用的是南京華清遠見的FS_4412開發(fā)板,FS_4412開發(fā)平臺采用的就是Exynos4412處理器)M0：基于ARMCortex-M0內(nèi)核的LPC11C14是ARMCortex-M0系列低功耗、低成本的32位處理器。集成了多種傳感器、RFID、ZigBee、OLED顯示模塊等。(本論文中出現(xiàn)的M0均為ARMCortex-M0處理器的簡稱,所用的是FS_11C14開發(fā)板,FS_11C14開發(fā)板是基于LPC11C14微控制器ARMCortex-M0內(nèi)核)1.3論文的研究內(nèi)容1.3.1研究的內(nèi)容智能倉儲系統(tǒng)由A9、M0、Linux、ZigBee等技術(shù)的結(jié)合。通過M0上的傳感器實時收集倉庫里的信息(濕度,溫度,光感數(shù)據(jù)等信息),然后通過ZigBee無線網(wǎng)絡傳輸?shù)紸9上(運行Linux系統(tǒng))。A9收集到數(shù)據(jù)后進行分析,反饋到PC機上,通過在PC機上構(gòu)建嵌入式web服務器并且在頁面上設置按鈕,那么用戶在pc機操作按鈕就進行遠程監(jiān)控和管理倉庫了,A9作為智能倉儲系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和服務器端,而用戶借助于PC機可以實現(xiàn)倉庫的內(nèi)部環(huán)境智能控制和工作人員的遠程監(jiān)控。本文主要介紹的是個人負責的在M0上的數(shù)據(jù)的收集和處理,由于篇幅限制,省略寫對A9和PC機如何工作的介紹。本項目共分三個模塊：如圖1.3.1圖1.3.1三個模塊第二章主程序的設計2.1系統(tǒng)框架a.通過M0進行實時采集和處理環(huán)境參數(shù),例如溫度、濕度、光感數(shù)據(jù),進行物品刷卡b.再通過ZigBee模塊把采集到的環(huán)境參數(shù)或物品信息發(fā)送給A9c.由A9的M0線程負責接收環(huán)境參數(shù)或物品信息,激活數(shù)據(jù)庫線程對數(shù)據(jù)庫進行相應的處理,然后如果是環(huán)境參數(shù)則對環(huán)境參數(shù)進行判斷處理d.構(gòu)建嵌入式的web服務器,使用戶通過網(wǎng)絡利用pc機進行監(jiān)控。f.在pc機的web頁面上設置控制按鈕,對M0進行控制，監(jiān)控設備識別用戶指令并進行相應動作2.2M0終端設備的詳細工作流程a.系統(tǒng)上電初始化M0終端上各個設備,包括系統(tǒng)定時器、GPIO口、SPI、UART、I2C等設備,配置系統(tǒng)滴答定時器設置其終端為1毫秒,進而配置中斷處理函數(shù)精確到1秒。第一次采集信息用于在M0終端的液晶屏上顯示。b.主程序進行輪詢判斷,在沒有外部中斷(ZigBee接收數(shù)據(jù)中斷、RFID刷卡中斷)的情況下主要執(zhí)行環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、M0終端液晶屏的數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)打包發(fā)送給A9服務器,這時因為M0終端還沒有收到A9服務器發(fā)送過來的指令(即ZigBee接收數(shù)據(jù)中斷函數(shù)還未執(zhí)行),所以M0終端初始模式為自制控制(即M0終端未受到A9服務器命令控制而采取自我環(huán)境監(jiān)測、異常報警等)；c.當有外部RFID刷卡時,其它數(shù)據(jù)正常采集,RFID中斷函數(shù)同時對磁卡數(shù)據(jù)進行采集校驗數(shù)據(jù)有效性并發(fā)送給A9服務器；d.當有外部中斷ZigBee接收數(shù)據(jù)中斷產(chǎn)生時,其它數(shù)據(jù)正常采集,ZigBee接收數(shù)據(jù)中斷處理函數(shù)接收A9服務器發(fā)送過來的指令,執(zhí)行不同的設備,同時M0終端切換為A9服務器控制M0終端模式；e.為了安全穩(wěn)定的管理機制,我們對異常行為進行的可能性進行了評估、假設。當A9服務器異常(即A9服務器不能正常給M0終端設備發(fā)送指令)時,M0終端在30秒內(nèi)未接收到A9服務器發(fā)送過來的指令時自行切換到M0終端自制模式,對當前環(huán)境進行檢測、判斷是否異常決定是否打開蜂鳴器報警。工作流程圖如圖2.2圖2.21.工作流程的程序代碼開發(fā)板的初始化 InitSys(); //系統(tǒng)初始化,讓M0芯片跑起來 InitTimeFlag(); //定時時間標志位 InitAllSensor(); //初始化所有的傳感器 InitAllDevice(); //初始化外圍設備 InitControl(TitileBuf);//初始化按鍵控制,傳參標題頭TitileBuf Team_Logo();//顯示開機界面voidInitSys(void){ SystemInit();//系統(tǒng)初始化 GPIOInit(); //IO初始化 InitDelay(48); //初始化延時滴答定時器 init_timer32(0,480000); //初始化32位定時器10ms NVIC_SetPriority(TIMER_32_0_IRQn,0); //映射32位定時器中斷 enable_timer32(0); //使能32位定時器 UARTInit(115200); //設置串口波特率 NVIC_SetPriority(UART_IRQn,2); //映射串口中斷}voidInitTimeFlag(void){ To10msFlag=FALSE; To10msCnt=1; To100msFlag=FALSE; To100msCnt=10; To1SFlag=FALSE; To1SCnt=100;} voidInitAllSensor(void){ InitMyAdc();//ADC InitKey();//KEY InitLight();//LIGHT InitAxis3();//AXIS3 InitDHT11();//DHT11 InitRfid();//RFID memset(&EnvMsg,0,24);} voidInitAllDevice(void){ InitFan();//FAN InitSpeaker();//SPEAKER InitLed();//LED Seg7Led_Init(); //SEG InitZigbee();//初始化ZIGBEE InitOled(); FanSpeed(0); Speaker(0);//1開0關(guān) Led1Show(0);//1開0關(guān) Seg7Led_Put(''); BeepRingCnt=0; DeviceStatus=0;}voidInitControl(uint8_t*title){ GoodsTypeIndex=GOODSTYPEMIN; //最少1種貨物 GoodsNumCount=GOODSNUMBERMIN; //貨物最小總量 AddOrDecOptFlag=0; //加減操作標志 Titile=title; //標題 InitEnvDisp(); //初始化環(huán)境 InitStoDisp(); //初始化貨物 CleanScreenFlag=0; //清屏標志}2.M0的數(shù)據(jù)接收流程1．接收Zigbee傳輸上來的信息；2．判斷消息類型,并讀取相應長度的消息3．插入到鏈表說明：這里增加接收消息的消息頭為st:,隨后才是消息正文,其中e為環(huán)境消息,r為貨物消息,讀取消息正文的時候需要睡眠500ms,防止消息丟失。3．數(shù)據(jù)分析的線程如圖2.2.3圖2.2.3其中環(huán)境信息結(jié)構(gòu)體為：structenv_info_package{ unsignedcharsto_no; unsignedchartem[2]; unsignedcharhum[2]; unsignedcharx; unsignedchary; unsignedcharz; unsignedintill; unsignedintbattery; unsignedintadc;};貨物信息結(jié)構(gòu)體為：structgoods_info_package{ unsignedcharsto_no; unsignedchario; unsignedchargoodsno; unsignedchargoodsnum;};1.等待喚醒pthread_cond_wait(cond_analysis,);2.獲得節(jié)點get_receive_cache_node()3.提取環(huán)境參數(shù)env_info_analysis()4.獲得環(huán)境信息get_env_package(&buf);5.獲得貨物信息get_goods_package(&buf);說明：在函數(shù)env_info_analysis()中對環(huán)境信息進行提取比較,如果超出了相應的閾值范圍會向消息隊列中發(fā)送相應的消息,去控制M0或者A9上的設備。2.3M0終端設備的功能描述a.采用DHT11傳感器對溫濕度信息進行采集b.采用ISL29003傳感器對光照強度信息進行采集c.采用MMA7455L傳感器采集三軸加速度d.采用CY14443對RFID信息采集e.采用ADC3通道對電池電量信息采集f.采用ADC0通道對電位器信息采集g.采用ZICM2410無線通信第三章M0的數(shù)據(jù)采集及發(fā)送3.1硬件介紹3.1.1硬件簡介及選擇原因ARM公司的Cortex-M0處理器,其核心是馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)運用的是ARMv6M架構(gòu),是Cortex-M家族中的M0系列,作為新一代處理器,它有很多的改革和創(chuàng)新,讓技術(shù)開發(fā)人員可以用8位處理器的價格獲得32位處理器的性能。與同類型的處理器相比較,Cortex-M0的功耗更低,Cortex-M0內(nèi)核處理器LPC11C14最高能達到50MHz,而性能方面卻毫不遜色,就是他的優(yōu)點。而且在抗干擾方面,抗干擾能力強,完全可以用于倉庫中的數(shù)據(jù)采集。對于應用方面,它可以被多種編譯器支持,適用于C語言的編寫,同樣支持多種嵌入式系統(tǒng)。綜合考慮,Cortex-M0的高性價比,低能耗,抗干擾能力強,支持多操作系統(tǒng),所以選擇了此款處理器作為本項目的數(shù)據(jù)采集重任。3.1.2硬件的主要模塊主要模塊如圖所示圖3.1.2圖.3硬件的主要接口與功能-處理器LPC11C14

-主頻最高50MHz,外接12MHz晶體,實際工作48MHz

-32KBFLASH

-8KBSRAM

-1個I2C接口256BEEPROM

-1個SPI接口256KBFLASH

-2個擴展UART接口

-1個I2C接口

-2個SPI接口

-1個CAN總線接口

-1個RS-485/RS-422可選雙功能接口

-2路ADC輸入

-1個128x64點陣OLED雙色（黃和藍)顯示屏

-1個八段LED數(shù)碼管

-2個LED燈

-1個蜂鳴器

-1個溫濕度傳感器

-1個三軸加速度傳感器

-1個光敏傳感器

-1個可調(diào)電阻

-1個可控電風扇

-1個RFID模塊

-1個ZigBee模塊

-1個電源開關(guān)

-1個復位鍵（Reset)

-1個可控制四個方向和確定功能的五向搖桿鍵

-1個功能鍵（Esc)

-1個時鐘輸出-1個20PinJTAG調(diào)試接口

-1個1000mAh鋰電池

-2根USB線

-1個RFID存儲卡

-1個CoLink仿真器3.1.4硬件的微控制器LPC1114采用的是Cortex-M系列架構(gòu)的為處理器的芯片,是ARM公司前幾年發(fā)布,它具有非常低的功率,但又擁有比普通單片機高數(shù)倍的性能,它是繼51單片機之后的絕佳替代品。在與以往的8位和16位單片機相比中,它又有顯著的優(yōu)勢,32位微控制器具有更強的運算能力和處理速度。因為它的指令集簡單,編制尋址統(tǒng)一,所以他能夠有效的降低編碼的難度和長度,對于編碼的閱讀有很大的便利。另外基于Cortex-M0的LPC1114的工作頻率能夠達到50兆赫茲,它的主要外圍器件有：32kb的海量存儲空間,8kb的數(shù)據(jù)存儲空間,經(jīng)過增強的I2C協(xié)議接口,基于RS-485標準的收發(fā)器,即通用異步串行收發(fā)器,擁有兩個高性能的SPI接口,四個比51單片機功能更全的定時器,一個10位的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器,還有42個GPIO（多功能復用輸入輸出)引腳。Cortex-M0的結(jié)構(gòu)圖如圖3.1.4圖M0的工作流程3.2.1M0的工作流程M0上電后首先初始化各個設備,使得處理中斷函數(shù)可以達到一秒一次,這樣有助于接下來的項目進行。然后開始主程序輪詢判斷,在沒有外部中斷的干擾下進行數(shù)據(jù)的采集,打包并且發(fā)送給A9,這是正常的運行狀態(tài)。當有中斷時(ZigBee中斷或者RFID刷卡),那么就要進行處理了。比如當收到ZigBee中斷時一方面要進行模式的轉(zhuǎn)換,由M0主動地控制轉(zhuǎn)變?yōu)锳9服務器控制M0模式,另一方面要根據(jù)A9發(fā)來的數(shù)據(jù),進行操作對應的設備。為了保障整個環(huán)境的運行,還設置了一些異常處理,當發(fā)生異常時會有蜂鳴器的報警。3.2.2M0的工作流程圖如圖3.2.2圖3.2.2M0的工作流程圖3.3主要功能的介紹M0在本項目中的主要功能是信息的采集,所以下面主要介紹M0的各個模塊是如何收集和處理信息的3.3.1溫濕度傳感器DHT111.DHT11的基本概述DHT11是一種復合型的溫濕度數(shù)字傳感器,它可以實時的通過自身的采集單元反饋需要測量的溫度和濕度。DHT11內(nèi)部包括一個通過電阻測量來確定潮濕度的元件和一個測量溫度的元件。產(chǎn)品可靠性高,穩(wěn)定性好,信號傳輸方面可以達20米以上,僅此這點,就可以在很多同等價位的傳感器中脫穎而出。因為是集成化,所以是單線制串行接口,與M0的PIO3_2引腳連接。對于每一個DHT11在出廠之前都經(jīng)過嚴格的檢測,確保產(chǎn)品的質(zhì)量,功耗低,體積小也是其顯著的優(yōu)勢。2.DHT11的實物圖如圖圖3.DHT11的引腳與主控芯片接口如圖圖4.DHT11的引腳定義(1)VDD供電引腳3.5-5.5V直流電源(2)DATA串行數(shù)據(jù),因為只需要發(fā)送數(shù)據(jù)。(3)GND接地,也就是接電源負極。(4)NC空腳,懸空引腳。5.DHT11的相關(guān)參數(shù)相對濕度分辨率0.1%RH16Bit精確度25℃±2%RH-40~80℃±5%RH溫度分辨率0.1%RH16Bit量程范圍25℃±0.2℃-40~80℃±1℃6.DHT11的工作原理通訊方式：DHT11的通訊與同步用的是DATA,所采用的是單總數(shù)據(jù)格式操作流程:一般是高位先出,輸出完整的數(shù)據(jù)為40位數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和通信過程：當沒有信號時,DHT11是低功耗模式,當出現(xiàn)開始信號時,變?yōu)楦咚倌Ｊ?等到M0發(fā)出開始的信號結(jié)束,DTH11發(fā)出反饋信號,字節(jié)數(shù)為40位,并進行一次數(shù)據(jù)采集,即溫度和濕度的采集。當沒有接收到信號時,它不會主動進行數(shù)據(jù)采集,當在采集結(jié)束后,由高速模式轉(zhuǎn)換為低速模式。7.DHT11的通訊請求(1)DHT11能開始采集數(shù)據(jù),即檢測到開始信號的要求是,M0將總線拉低,而且拉低的值必須大于18ms,此時等待DHT11的實時響應,當沒有工作時為高電平。(2)當M0的開始信號結(jié)束后,DHT11開始工作,反饋80微秒的低電平,通過延時20到40微秒,M0讀取其的反饋信號并且發(fā)送開始信號,同時變換模式,總線上拉電阻。DHT11的通訊請求如圖圖8.DHT11的數(shù)據(jù)傳輸當總線處于工作狀態(tài)時,說明DHT11反饋數(shù)據(jù)了,那么在等返回的信號結(jié)束后,再把總線升高到80微秒,其中開始的時候都是以50微秒為一位數(shù)據(jù)。DHT11的數(shù)據(jù)傳輸如圖所示圖9.數(shù)字1和0信號表示方法(1)表示方法如下圖所示,數(shù)據(jù)開始傳輸?shù)臉酥緸?總線被DHT11拉低50微秒時。(2)當總線值在26到28微秒時,傳送的數(shù)據(jù)值是0,當傳送的值是0時,那么總線的值是70微秒。圖3.3.2光照傳感器ISL29003ISL29003的基本概述ISL29003是一種集成的傳感器,它是用來采集光照信息的元件,內(nèi)部配有ADC模塊和IIC總線,主要功能是采集倉庫環(huán)境中的光照,并且從模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,與同類型的光傳感器相比,性能優(yōu)越,誤差小,穩(wěn)定性好。ISL29003的基本特性通過I2C范圍選擇范圍1：0勒克斯至1000勒克斯范圍2：0勒克斯至4000勒克斯

范圍3：0勒克斯至16000勒克斯

范圍4：0勒克斯至64000勒克斯16位分辨率可調(diào)分辨率:65勒克斯可上、下閾值中斷簡單輸出代碼,與勒克斯直接成比例2.5v至3.3v供應6LdODFN(2.1mmx2mm)Pb-free(通過無鉛認證)ISL29003的實物圖如圖圖ISL29003的原理圖如圖圖3.3.3RFID信息采集CY144431.芯片概述CY-14443A系列射頻讀寫模塊采用基于ISO14443標準的非接觸卡讀卡機專用芯片,采用0.6微米CMOSEEPROM工藝,支持ISO14443typeA協(xié)議,支持MIFARE標準的加密算法。芯片內(nèi)部高度集成了模擬調(diào)制解調(diào)電路,只需最少量的外圍電路就可以工作,支持UART接口(-C),IIC接口(-U),或者SPI接口(-P),數(shù)字電路具有TTL、CMOS兩種電壓工作模式。該技術(shù)建立在多項技術(shù)基礎(chǔ)上,如無線電通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和計算機技術(shù)等,具有防水、耐高溫、使用壽命長、加密存儲數(shù)據(jù)、較高的實時定位精度和低廉的系統(tǒng)實現(xiàn)成本等優(yōu)點。智能倉儲需要實時采集倉庫內(nèi)各個作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息,對數(shù)據(jù)的準確性和流程的自動化要求較高,因此該技術(shù)在物流業(yè)得到了非常廣泛的應用。2.CY14443的基本性能SPI高速串行接口；能自動感應到靠近天線區(qū)的卡片,并產(chǎn)生中斷信號；采用高集成ISO14443A讀卡芯片,支持MIFARE標準的加密算法；具有TTL/CMOS兩種電壓工作模式,工作電壓3-5.5V；采用工業(yè)級高性能處理器,內(nèi)置硬看門狗,具備高可靠性；抗干擾處理,EMC性能優(yōu)良；把復雜的底層讀寫卡操作簡化為簡單的幾個命令；3.實物圖如圖圖4.CY14443的原理圖如圖圖5.CY14443射頻模塊工作時序圖及工作方式如圖圖通訊速率不大于3Mbps,MSB在前,上升沿采樣。模塊工作在雙工方式,即模塊接受指令后才會做出應答,由于SPI接口發(fā)送數(shù)據(jù)的同時接受上一時鐘周期的從機響應數(shù)據(jù),因此在命令發(fā)送結(jié)束后,需要稍作延時,等待模塊處理命令并做出響應,命令發(fā)送階段,都會來上一次發(fā)送的命令和數(shù)據(jù)內(nèi)容,可以用來作為校驗,讀響應時可以發(fā)送0數(shù)據(jù)給模塊。3.3.4三軸加速度傳感器MMA7455L1.芯片概述飛思卡爾的三軸加速度傳感器MMA7455L超薄3軸加速度傳感器是專為移動用戶推出的新型傳感器。眾所周知,Freescale公司是一家領(lǐng)先級的在汽車領(lǐng)域、消費性電子、工業(yè)、網(wǎng)絡和無線市場供應嵌入式半導體的國際性供應商。MMA7455L系列傳感器是數(shù)字輸出3軸加速度傳感器,具有數(shù)字輸出(I2C和SPI)功能和XYZ(3軸靈敏度)。在2g時靈敏度為64LSB/g,10位模式下8g時為64LSB/g,可選的重力加速度有2g,4g或8g其在待機模式時電流只需2.5uA,正常運行的時候電流為400uA,且具有低功耗和低電(2.4V-3.6V)的特點。MMA7455L具有強大的設計,可抗強度達10000g的沖擊,可編程的閾值中斷輸出,可用于移動識別的水平檢測和單擊或雙擊識別。MMA7455L系列加速度傳感器數(shù)字輸出(I2C和SPI)功能可以簡化與MCU或微處理器的通信。其包括一個有3個靈敏度(2g,4g,8g)重力選擇的特性,這使得設計人員可以靈活的選擇特定應用所需的重力檢測水平。MMA7455L系列加速度傳感器是需要快速響應時間、高靈敏度、低電流、低電壓運行和小封裝的便攜消費電子產(chǎn)品的理想解決方案。2.主要特性低壓操作：2.4V-3.6V

用于偏置校準的用戶指定寄存器

可編程閥值中斷輸出

電平檢測模式運動識別（沖擊、震動、自由下落)

脈沖檢測模式單脈沖或雙脈沖識別

靈敏度

64

LSB/g

@

2g

/8g

10位模式

8位模式的可選靈敏度（±2g、±4g、±8g)

環(huán)境溫度：-40-85攝氏度

可靠的設計、高抗震性（5000g)

外形尺寸：3mm*5mm*1mm3.實物圖如圖圖4.MMA7455L的引腳說明MMA7455L包括14個引腳,能夠同時測量X/Y/Z三個方向的加速度,它支持SPI/I2C總線,通過引腳CS進行選擇,各引腳具體功能如表,引腳排列如圖序號名稱描述狀態(tài)1DVDD_IO3.3V電源輸入(數(shù)字)輸入2GND地端輸入3N/C空引腳,懸空或接地輸入4IADDR0I2C地址0位輸入5GND地端輸入6AVDD3.3V電源輸入(模擬)輸入7CS片選,SPI使能(0),I2C使能(1)輸入8INT1/DRDY中斷1/數(shù)字就緒輸出9INT2中斷2輸出10N/C空引腳,懸空或接地輸入11N/C空引腳,懸空或接地輸入12SDOSPI串行數(shù)據(jù)輸出輸出13SDA/SDI/SDOI2C串行數(shù)據(jù)線輸出/SPI串行數(shù)據(jù)輸入/3-wire接口串行數(shù)據(jù)輸出雙向/輸入/輸出14SCL/SPCI2C/SPI時鐘信號輸出輸入表圖3.3.5ZigBee無線通信設備ZICM24101.芯片概述ZICM24系列的ZigBee模塊是美國賽爾公司基于ZIC2410芯片改裝設計之后的產(chǎn)品。目前是很優(yōu)秀的ZigBee系統(tǒng),他是單芯片的解決方案,它為擁有2.4GHZ的無線網(wǎng)絡提,供優(yōu)秀的網(wǎng)絡保障,提供優(yōu)秀的技術(shù)支持。當時開發(fā)時用了四個小組來研究不同的問題。分別為藍牙技術(shù)小組,信息分享小組,高速無線網(wǎng)絡技術(shù)小組和低速無線網(wǎng)絡技術(shù)小組。我們所用的芯片就是第四小組研發(fā)出來的。因為他的高集成化,簡化了設計,同時降低了功耗,節(jié)約了整體的成本,所以選用這款作為該項目的信息傳輸模塊。2.主要特性以下為芯片的主要參數(shù)：傳輸距離：3000英尺無障礙傳輸距離最低睡眠電流：小于1μA

工作電壓：2.1至3.3V；

接收電流：35mA；發(fā)送電流：44mA；

工作溫度：-40-85℃；

保存溫度：-55-125℃3.實物圖如圖圖內(nèi)部框圖ZICM2410它擁有非常豐富的片內(nèi)資源,如圖我們可以得出,這款zigbee模塊是可裁剪的,因而可以用于不同的場合,有了更廣闊的應用平臺。它擁有一個高速DMA,運行時能夠極大的減輕MCU的處理計算壓力,并且同時提高數(shù)據(jù)的傳輸速度。它還擁有I2S接口、串行通信接口、22個GPIO接口、時鐘等片上資源,這為ZigBee的模塊提供了硬件的基礎(chǔ)。圖5.ZigBee模塊原理圖如圖圖第四章系統(tǒng)移植和環(huán)境的搭建本章主要介紹關(guān)于作者所負責的M0的系統(tǒng)移植和環(huán)境搭建,A9的環(huán)境搭建由于篇幅所限,在此不多做介紹。4.1BOAWeb服務器移植BOA是一款非常小巧的Web服務器,源代碼開放、性能優(yōu)秀、支持CGI通用網(wǎng)關(guān)接口技術(shù),特別適合應用在嵌入式系統(tǒng)中。BOA服務器主要功能是在互聯(lián)嵌入式設備之間進行信息交互,達到通過網(wǎng)絡對嵌入式設備進行監(jiān)控,并將反饋信息自動上傳給主控設備的目的。它是基于HTTP超文本傳輸協(xié)議的,Web網(wǎng)頁是Web服務最基本的傳輸單元。嵌入式Web服務的工作基于客戶機/服務器計算模型,由Web瀏覽器(客戶機)和Web服務器(服務器)構(gòu)成,也即著名的B/S結(jié)構(gòu)。運行于客戶端的瀏覽器首先要與嵌入式Web服務器BOA端建立連接,打開一個套接字虛擬文件,此文件建立標志著SOCKET連接建立成功然后客戶端瀏覽器通過套接字SOCKET以GET或者POST參數(shù)傳遞方式向Web服務器提交請求,Web瀏覽器提交請求后,通過HTTP協(xié)議傳送給Web服務器。Web服務器接到請求后,根據(jù)請求的不同進行事務處理,返回HTML文件或者通過CGI調(diào)用外部應用程序,返回處理結(jié)果。服務器通過CGI與外部應用程序和腳本之間進行交互,根據(jù)客戶端瀏覽器在請求時所采用的方法,服務器會搜集客戶所提供的信息,并將該部分信息發(fā)送給指定的CGI擴展程序,CGI擴展程序進行信息處理并將結(jié)果返回給服務器,然后服務器對信息進行分析,并將結(jié)果發(fā)送回客戶端在瀏覽器上顯示出來。BOAWeb服務器移植操作流程：如圖4.1圖4.2BOA服務器測試流程：運行BOA：在開發(fā)板上運行./boa,界面如下就說明已經(jīng)移植成功了：4.2CGI:通用網(wǎng)關(guān)接口CGI是一段程序,它運行在Server上,提供同客戶端Html頁面的接口,CGI程序被用來解釋處理來自表單的輸入信息,并在服務器產(chǎn)生相應的處理,或?qū)⑾鄳男畔⒎答伣o瀏覽器.在這次項目中,CGI程序處理頁面請求分別有：登錄時查詢用戶輸入用戶名和密碼時,查詢數(shù)據(jù)庫里的用戶信息是否匹配圖片拍攝,用戶可以在頁面輸入要拍照的張數(shù)刪除歷史照片查看環(huán)境信息M0發(fā)送或接受的一系列的控制信號4.3SQLite移植SQLite,是一款輕型的數(shù)據(jù)庫,它的設計目標是嵌入式的,而且目前已經(jīng)在很多嵌入式產(chǎn)品中使用了它,它占用資源非常的低,在嵌入式設備中,可能只需要幾百K的內(nèi)存就夠了。此項目中我們用SQLite來管理從M0端接收的數(shù)據(jù),將檢測到的倉庫信息存儲起來。SQLite移植操作流程：如圖4.3圖4.34.5環(huán)境的搭建本小節(jié)介紹FS_11C14平臺開發(fā)所需要的工具軟件及其安裝說明1.RealViewMDKRealViewMDK全稱為RealViewMDK開發(fā)套件,該套件的產(chǎn)品模塊包括uVision4.22aIDE、啟動代碼生成向?qū)?、設備模擬器、性能分析器、RealView編譯器、MicroLib、RealViewReal-timeLibrary實時庫。

安裝過程：找到KeilRealViewMDK安裝軟件,然后雙擊,會出現(xiàn)如下圖4.5.1所示的界面。選擇好安裝路徑后,然后執(zhí)行下一步,即可完成對軟件的安裝。圖4.5.1安裝RealViewMDK時還需要CoMDKPlugin應用程序。為了安裝Keil連接CoLink的插件(注意安裝路徑與Keil路徑相同，安裝此應用是為了協(xié)調(diào)Keil的燒寫)。2.CooCoxCoLinkExCooCoxCoLinkEx是一款支持SW調(diào)試的仿真器,它可以調(diào)試ARMCortexM3和CortexM0設備。CoLinkEx直接支持CoIDE和CoFlash,并與KeilRealviewMDK,IAREmbeddedWorkbench無縫集成。特征：支持CortexM0和CortexM3設備支持SW調(diào)試支持JTAG調(diào)試支持CoFlash，CoIDE，MDK和IAR3.USB的驅(qū)動為了方便程序的下載，在FS11C14開發(fā)板上，使用CoLink仿真器來完成程序的下載功能。在使用器件之前需要安裝驅(qū)動程序，否則在直接使用CoLink仿真器進行程序的下載時會提示無法識別并且無法完成所要的功能。執(zhí)行ColinkExUsbDriver應用程序,安裝ColinkExUsbDriver-1.2.0如圖4.5.3。插上ColinkEx就會檢測到你的硬件。圖4.5.34.IAREmbeddedWorkbench的安裝嵌入式IAREmbeddedWorkbench適用于大量8位、16位以及32位的微處理器和微控制器，使用戶在開發(fā)新的項目時也能在所熟悉的開發(fā)環(huán)境中進行。它為用戶提供一個易學和具有最大量代碼繼承能力的開發(fā)環(huán)境，以及對大多數(shù)和特殊目標的支持。嵌入式I