楊曉東 糜元根

南京工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 江蘇 210009

0 引言

近年來，隨著我國人民生活水平的提高和生活方式的轉(zhuǎn)變，餐飲業(yè)得以迅速發(fā)展。然而，在競爭愈演愈烈的今天，信息科技在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用的時候，餐飲業(yè)卻一直徘徊在信息科技的邊緣地域。

據(jù)悉，我國現(xiàn)有各類飯店、餐館近400多萬家，年營業(yè)額超過7300億元人民幣，并保持著高達15%～17%的年增長率。不容忽視的是，在這些眾多的餐館中，上規(guī)模的卻不多，更多的只是街頭小店。

越來越多的餐飲業(yè)管理者達成了一種共識：傳統(tǒng)的由人工來傳遞菜單的點菜方式已經(jīng)不能滿足市場的需求。不僅浪費時間、效率低下，而且很容易出現(xiàn)錯誤，從而大大降低服務(wù)質(zhì)量，給企業(yè)帶來不必要的損失。

針對上述問題，本文介紹了一種全新的電子點菜系統(tǒng)。該系統(tǒng)的使用將大大降低人力資源成本，解決了傳統(tǒng)點菜方式的弊端，從而有效的提高了餐飲機構(gòu)的服務(wù)質(zhì)量和工作效率，也同時實現(xiàn)了餐飲業(yè)利潤的最大化。

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1 終端系統(tǒng)的框架圖

本系統(tǒng)采用博芯公司基于ARM7的SEP4020處理器，開發(fā)板上帶有以太網(wǎng)芯片，SD卡，UART接口等外設(shè)。整個系統(tǒng)的界面用北京飛漫公司的MiniGUI1.3來設(shè)計，系統(tǒng)采用最新的Linux2.6內(nèi)核。如圖1所示。

圖1 終端系統(tǒng)的框架圖

1.2 主芯片SEP4020

SEP4020是由南京東南大學(xué)國家專用集成電路系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心設(shè)計，使用0.18um標(biāo)準(zhǔn)CMOS的工藝設(shè)計，內(nèi)嵌ASIX CORE（32位RISC內(nèi)核，兼容ARM720T，帶8KB指令數(shù)據(jù)Cache和全功能MMU），采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)，SEP4020芯片中集成各種功能包括：8/16位SRAM/NOR FLASH接口，16位SDRAM接口，硬件NAND FLASH控制器（支持NAND FLASH自啟動），10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)MAC（支持RMII接口），64K Byte高速片上SRAM，USB1.1 Device（全速12Mbps，支持I2S 音頻接口，支持MMC/SD卡），LCD控制器（支持640*480*16 位TFT 彩屏和STN黑白、灰度屏），RTC（支持日歷功能/WatchDog，支持后備電源），10通道TIMER（支持捕獲、外部時鐘驅(qū)動和MATCH OUT），4通道PWM（支持高速GPIO），4通道UART（均支持紅外），2通道SSI（支持SPI和Microwire協(xié)議），2通道SmartCard接口（兼容ISO7816協(xié)議，支持最多97個GPIO），14個外部中斷（支持外部DMA傳輸），片上DPL（支持多種功耗模式，IDLE、SLOW、NORMAL、SLEEP）。SEP4020提供全面的、通用的片上外設(shè)，大大減少了系統(tǒng)電路中除處理器以外的元器件配置，從而最小化系統(tǒng)成本，符合嵌入式的要求。

2 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)包括六大功能模塊：訂位、冷菜、熱菜、菜單查詢、顧客結(jié)賬、退出。顧客可以根據(jù)界面上的按鈕對各功能進行操作。

3 實現(xiàn)原理

3.1 MiniGUI圖形界面應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)

為了與用戶有很好的交互性，需要設(shè)計圖形界面便于用戶操作。常見的圖形界面設(shè)計方法是QT和MiniGUI，綜合考慮了系統(tǒng)的硬件，采用飛漫公司的MiniGUI進行圖形界面設(shè)計。

MiniGUI編譯成兩個截然不同的版本，一個是MiniGUIThreads，一個是MiniGUI-Lite。MiniGUI-Threads適合于多窗口、實時性要求很高的系統(tǒng)，比如工業(yè)控制系統(tǒng)；而MiniGUI-Lite適合于功能豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜系統(tǒng)，比如PDA等信息產(chǎn)品。而且MiniGUI-Threads可以通過MiniGUI的消息函數(shù)，可在不同的線程之間傳遞消息，相比較而言，本系統(tǒng)采用前者。

3.1.1 事件驅(qū)動和消息機制

MiniGUI是一個基于事件驅(qū)動的圖形用戶界面支持系統(tǒng)，用戶程序的流程不再是只有一個入口和若干個出口的串行執(zhí)行線路；相反，程序會一直處于一個循環(huán)狀態(tài)，在這個循環(huán)當(dāng)中，程序從外部輸入設(shè)備獲取某些事件，比如用戶的按鍵或者鼠標(biāo)的移動，然后根據(jù)這些事件作出某種的響應(yīng)，并完成一定的功能，這個循環(huán)直到程序接受到某個消息為止。

3.1.2 窗口過程

窗口是MiniGUI當(dāng)中最基本的GUI元素，一旦窗口建立之后，窗口就會從消息隊列當(dāng)中獲取屬于自己的消息，然后交由它的窗口過程進行處理。窗口過程函數(shù)主要是對屬于該窗體的不同消息進行相應(yīng)的處理。窗口過程函數(shù)通常使用switch語句來對各種消息（message）進行處理。

3.2 Socket網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)

當(dāng)前，Socket接口是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)最為通用的API，也是在Internet上進行應(yīng)用開發(fā)最為通用的API。它是介于應(yīng)用層和傳輸層之間的編程接口，它提供了訪問下層通信協(xié)議的大量系統(tǒng)調(diào)用和相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能。在Linux系統(tǒng)中，Socket是應(yīng)用程序訪問下層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的惟一方法。具體地講，Socket在用戶級實現(xiàn)了兩個應(yīng)用程序之間的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)交換，所以Linux中的Socket意味著網(wǎng)絡(luò)上的通信。

我們在做網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)功能時，采用了客戶端/服務(wù)器（C/S）網(wǎng)絡(luò)通信：服務(wù)器端守護進程不斷的監(jiān)聽、等待連接；客戶端向遠程服務(wù)器發(fā)送連接請求，服務(wù)器端收到請求后，按照一定的規(guī)則建立連接，連接完成后，兩個程序之間就建立了一個虛擬的數(shù)據(jù)通信鏈路。這些程序可以直接從自己打開的套接口讀入和寫出數(shù)據(jù)，而不用關(guān)心實際的數(shù)據(jù)鏈路。具體實現(xiàn)過程見圖2。

圖2 Socket通信

3.3 SQLite技術(shù)

SQLite是2000年開發(fā)出來的一種小型嵌入式數(shù)據(jù)庫。它是一個小型的C語言鏈接庫，這個鏈接庫本身就完全包含數(shù)據(jù)庫引擎的功能，可以方便地運用于嵌入式系統(tǒng)中。SQLite提供了對SQL92的大多數(shù)支持，支持多表、索引、事務(wù)、視圖和觸發(fā)等一系列用戶接口以及驅(qū)動。簡單易用，速度也相當(dāng)快，同時提供了豐富的數(shù)據(jù)庫接口。這個庫具有很強的內(nèi)聚性，通過不到25000行的ANSIC代碼實現(xiàn)，而且它的源代碼完全開放，可以自由地應(yīng)用于任何領(lǐng)域。

在與MiniGui的連接中，SQLite的API極其易使用，完全可以對嵌入式數(shù)據(jù)庫進行基本的操作，如建立表格、查詢、修改、插入、刪除、排序等，只需要三個用來執(zhí)行SQL和獲取數(shù)據(jù)的函數(shù)。此外它還是可以擴展的，允許自定義函數(shù)，然后以Callback（回調(diào)函數(shù)）的形式傳遞進去。

我們在使用MiniGui連接并操作SQLite時，主要經(jīng)歷了三個步驟：

（1）提供文件和訪問模式來調(diào)用sqlite3_open（）連接數(shù)據(jù)庫，這個函數(shù)參數(shù)有兩個，一個是需要打開的數(shù)據(jù)庫文件名（UTF-8格式），另一個用于返回數(shù)據(jù)庫句柄。

（2）SQLite通過執(zhí)行Callback函數(shù)返回從數(shù)據(jù)庫得到的結(jié)果，不過有時候，在進行select查詢時，我們想要非回調(diào)的select查詢結(jié)果時，通過sqlite3_get_table（）來實現(xiàn)，它會以一個一維數(shù)組的形式返回我們查詢的值。

（3）調(diào)用sqlite3_exec（）執(zhí)行，將SQL查詢語句和Callback函數(shù)的指針作為函數(shù)參數(shù)傳入，使用完關(guān)閉數(shù)據(jù)庫sqlite3_close（）。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 軟件流程設(shè)計

如圖3所示，開發(fā)板UB4020MB上電后，從NorFlash中讀取Uboot程序，然后初始化部分硬件，再運行內(nèi)核Linux Kernel，接著運行文件系統(tǒng)，最后再加載部分驅(qū)動，有的驅(qū)動在加載內(nèi)核時加載了。這是開發(fā)板的系統(tǒng)已經(jīng)啟動過程。系統(tǒng)啟動后，可以運行點菜系統(tǒng)的主程序，出現(xiàn)主界面，用戶可以通過點擊按鈕選擇相應(yīng)的功能。

圖3 程序流程圖

4.2 服務(wù)器端流程設(shè)計

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端采用Fedora 7作為服務(wù)器操作系統(tǒng)，sqlite3作為數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)啟動后自動運行守護進程，這包括：建立套接字、綁定地址、開始監(jiān)聽并等待客戶端的連接，收到數(shù)據(jù)后更新本地數(shù)據(jù)庫，并將操作記錄寫入設(shè)定好的日志文件中，循環(huán)執(zhí)行以上過程。具體流程見圖4。

5 系統(tǒng)移植與測試

在PC機上安裝vmware虛擬機，在虛擬機中再安裝Fedora7系統(tǒng)。為了能夠方便重復(fù)調(diào)試，故采用NTF文件系統(tǒng)，確保內(nèi)核支持NTF。并且安裝交叉編譯器cross-3.4.1.tar.gz。

6 總結(jié)與展望

嵌入式技術(shù)是與實踐緊密相結(jié)合的一門技術(shù)，把我們學(xué)的知識理論通過實驗應(yīng)用到實踐中去，這樣我們才能真正掌握它們，并能運用它們。這個點菜系統(tǒng)的開發(fā)，讓我們掌握了硬件設(shè)計、Bootloader、嵌入式Linux操作系統(tǒng)編譯、linux驅(qū)動開發(fā)、嵌入式數(shù)據(jù)庫和MiniGUI圖形界面開發(fā)等。

圖4 服務(wù)器端流程設(shè)計

本文的點菜系統(tǒng)除了應(yīng)用于學(xué)校的食堂，還可以應(yīng)用于飯店，具有很好的市場前景。系統(tǒng)還存在著一些不足，沒有加上無線網(wǎng)卡，在以后的實驗開發(fā)中會將無線加入到系統(tǒng)中。

[1]劉國文.餐飲業(yè)要重視信息化建設(shè)[J].烹調(diào)知識.2005.

[2]韓超.嵌入式GUI開發(fā)設(shè)計—基于MiniGUI[M].北京:電子工業(yè)出版社.2009.

[3]王琳，余震虹，李鑫等.基于ARM的嵌入式電子點菜系統(tǒng)的設(shè)計[J].微計算機信息.2009.

[4]孫瓊.嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)詳解[M].北京:人民郵電出版社.2007.

[5]Daniel W.Lewis.Fundamentals of embedded software[M].北京:高等教育出版社.2004.

[6]SQLite Home Page.http://www.sqlite.org.