基于ARM微控制器和MC13192射頻芯片實(shí)現(xiàn)酒店虛用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

作者：盧小勇，鄭勝林，潘保昌

引言

短距離通信技術(shù)業(yè)已在酒店業(yè)得到較好的應(yīng)用，其技術(shù)日臻成熟。一些西方的大型酒店業(yè)采用了WiFi技術(shù)，其適用于高成本、大規(guī)模的應(yīng)用，由于得到大企、IP的支持，技術(shù)較成熟；國(guó)內(nèi)也有部分中小企業(yè)使用了ZigBee技術(shù)．其其系統(tǒng)本身成本依舊偏高。本文采用了ZigBee技術(shù)，結(jié)合32位ARM微控制器的高性?xún)r(jià)比、低功耗、執(zhí)行速度快、性能高等優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)中小酒店業(yè)的需要，提出了一種低成本，小規(guī)模虛用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。ZigBee是基于IEEE802.15.4規(guī)范的無(wú)線技術(shù)，工作于免授權(quán)的2.4GHz頻段．是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，具有省電、可靠性高、成本低、時(shí)延短、安全、網(wǎng)絡(luò)容量大和易于組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如星型網(wǎng)、互連的星型嘲和煳站網(wǎng)等。

1 功能介紹

本系統(tǒng)由服務(wù)員手持的帶ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)通訊功能的手持終端機(jī)，安裝有ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)中心組的控制中心，負(fù)責(zé)結(jié)帳、咨詢(xún)的柜臺(tái)收銀機(jī)和通往廚房的廚房云臺(tái)組成。其中，控制中心、柜臺(tái)收銀機(jī)和廚房云臺(tái)均由PC機(jī)構(gòu)成．并組成局域網(wǎng)。利用該系統(tǒng)，服務(wù)員或顧客可以隨時(shí)隨地使用手持終端機(jī)進(jìn)行點(diǎn)菜、加菜、結(jié)算等工作，并即時(shí)把數(shù)據(jù)傳到控制中心服務(wù)器。在控制中心端，安裝有ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)，可以在有效范圍內(nèi)與手持終端機(jī)進(jìn)行隨時(shí)隨地的通訊，并負(fù)責(zé)后臺(tái)的數(shù)據(jù)維護(hù)管理。柜臺(tái)收銀機(jī)主要完成結(jié)帳、咨詢(xún)等工作。廚房云臺(tái)通過(guò)LAN接收來(lái)自控制中心的菜單信息，并反饋廚房的信息，及時(shí)由服務(wù)員通知客戶(hù)該菜單信息，如某菜式缺乏原材料無(wú)法完成等。

圖1無(wú)線點(diǎn)菜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

選用的MCU有LPC2210和MC9S08GT60，采用了freescale公司的MC13192射頻芯片，外圍擴(kuò)展了2MB的NOR FLASH（用于存放BootLoader）平ll 16MB的NAND FLASH，8MB的RAM，TFT4267液品屏，4x4矩陣式鍵盤(pán)ZLG7290。

圖2系統(tǒng)核心硬件設(shè)備

2．1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)配置

ZigBee尤線網(wǎng)絡(luò)可采用多種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)配置。本設(shè)計(jì)使用星型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信。星型網(wǎng)絡(luò)配置由一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)（主設(shè)備）和一個(gè)或多個(gè)終端設(shè)備（從設(shè)備）組成。在星型網(wǎng)絡(luò)中，所有的終端設(shè)備都只與協(xié)測(cè)器通信。

根據(jù)系統(tǒng)需求，協(xié)調(diào)器會(huì)在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所有網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)，稱(chēng)為鄰接表。為了連接到網(wǎng)絡(luò)，終端設(shè)備可能執(zhí)行孤立通知過(guò)程來(lái)查找先前與之關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)或者執(zhí)行關(guān)聯(lián)過(guò)程來(lái)加入一個(gè)新網(wǎng)絡(luò)。在執(zhí)行孤立通知過(guò)程的情況下，協(xié)調(diào)器將通過(guò)查找其鄰接表來(lái)識(shí)別先前與之關(guān)聯(lián)的終端設(shè)備。

2．2 MCU和MC13192的連線

除了接SPI口的4根線，MC13192的IRQ引腳接MCU的外部中斷，ATTN、RXTXEN、RST引腳則分別接MCU的一個(gè)GPIO引腳，CLKO腳接MC9S08GT60的EXTAL 引腳，已經(jīng)有外部晶振的MCU是可不接此引腳，以為MCU提供時(shí)鐘輸出。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在手持機(jī)端，本人將bootload代碼固化到NOR flash中，uCLinx鏡像文件固化到外部的NAND flash當(dāng)中，當(dāng)處理器上電復(fù)位時(shí)，自動(dòng)加載bootload代碼并且運(yùn)行，此后bootload程序?qū)CLinux鏡像加載到RAM運(yùn)行。

3.1 手持終端數(shù)據(jù)收發(fā)

主要對(duì)MCU的寄存器的初始化，鏈接MC13192引腳的初始化，存儲(chǔ)器重映射等；對(duì)MC13192的初始化主要包括，對(duì)寄存器的賦值及清零，狀態(tài)設(shè)定：Idle（默認(rèn)，00）、CCA（energy detetion，01）、Packet Mode RX（10）、Packet Mode TX（11）。

圖3手持終端MC13192數(shù)據(jù)包發(fā)送與接收流程網(wǎng)

連接控制中心的ZigBee收發(fā)端可參考freescale公司的S08MCU，這里不作累敘。

3．2 SPI口是一個(gè)全雙工的同步串行接口

主要完成對(duì)MC13192寄存器的讀寫(xiě)操作，一幀為24bit，在高8位中，讀操作最高位設(shè)為1（寫(xiě)操作為0），次高位為0，低6位為對(duì)象寄存器的地址，低16位為對(duì)象寄存器的現(xiàn)有值（寫(xiě)操作為對(duì)象寄存器的賦值），通過(guò)MISO引腳讀取對(duì)象寄存器的現(xiàn)有值（通過(guò)MOSI引腳發(fā)送幀命令）。向MC13192傳輸準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，先向MC13192的TX_Pkt_Ctl寄存器的低7位寫(xiě)入數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，然后向TX_Pkt_RAM寄存器發(fā)送起始8位命令（00000011），并依次寫(xiě)入準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)。接收MC13192已經(jīng)收到的數(shù)據(jù)，先向MC13192的RX_Starus寄存器的低7位讀取接收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，然后向RX_Pkt_RAM寄存器依次讀取接收到的數(shù)據(jù)。其中，MC13192的寄存器為16位，而SPI口的操作一次只傳輸一個(gè)字節(jié)。

3．3 MiniGUl的移植開(kāi)發(fā)

首先要使用宿豐機(jī)（即PC機(jī)）對(duì)MiniGUl的源代碼進(jìn)行交叉編譯，生成MiniGUl靜態(tài)鏈接庫(kù)文件，然后，在宿主機(jī)上對(duì)MiniGUI應(yīng)用程序也進(jìn)行編譯，并且于MiniGUI靜態(tài)鏈接庫(kù)生成目標(biāo)板可運(yùn)行的FLAT格式文件，最后，在目標(biāo)板的uCLinux操作系統(tǒng)上搭建MiniGUl運(yùn)行環(huán)境，即安裝MiniGUI的資源文件和運(yùn)行時(shí)配置文件，再將MiniGUI應(yīng)用程序（FLAT格式文件）下載和運(yùn)行。

3.4 控制中心數(shù)據(jù)庫(kù)搭建和串口通信

本系統(tǒng)采用Vb和sql設(shè)計(jì)該數(shù)據(jù)庫(kù)，功能見(jiàn)圖4。適用mscom控件設(shè)置串口通信，選擇波特率115200，以實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和ZigBee收發(fā)的通信。

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊圖

3．5局域網(wǎng)的構(gòu)建

由于LAN具有傳輸率高，誤碼率低，有一定地理范圍，易于管理以及投資等特點(diǎn)，PC-LAN目前已成為PC組網(wǎng)的主流。設(shè)置控制中心的PC機(jī)為服務(wù)器，柜銀機(jī)和廚房云臺(tái)可通過(guò)路由器和控制中心組成小型的局域網(wǎng)，需要時(shí)，還可接入更多PC機(jī)。

本文創(chuàng)新點(diǎn)：1、利用嵌入式微處理器ARM7作為手持終端機(jī)的MCU，能高效利用外同擴(kuò)展設(shè)備，性?xún)r(jià)比高；2、利用ZigBee射頻模塊，尤需使用許可證，成本低，易于組網(wǎng)，低功耗的特點(diǎn)，適合酒J占業(yè)短距離通信的需要；3、使用MiniGUI設(shè)計(jì)手持終端機(jī)系統(tǒng)界面，使顯示內(nèi)容更豐富，易于非專(zhuān)業(yè)人士操作；4、本系統(tǒng)是為中小酒店企業(yè)而設(shè)計(jì)，注重控制成本。同時(shí)也保留了升級(jí)的審問(wèn)，可以通過(guò)后續(xù)升級(jí)從而為高級(jí)酒店企業(yè)提供服務(wù)。

責(zé)任編輯：gt