郭 鵬，胡 慧

（湖南工程學(xué)院 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院，湘潭 411104；2.湖南工程學(xué)院 電氣信息學(xué)院，湘潭 411101）

0 引 言

目前傳統(tǒng)意義上的購(gòu)物車只是一個(gè)單純的載物車輛，購(gòu)物車和商品的結(jié)算之間沒有任何必然聯(lián)系.商品的結(jié)算都是由專門設(shè)立在超市出口的結(jié)算終端來完成.因?yàn)檫@樣設(shè)立的專用結(jié)算終端數(shù)量有限，所以在超市當(dāng)顧客準(zhǔn)備結(jié)算商品時(shí)就需要排隊(duì)等待.造成結(jié)算速度緩慢，導(dǎo)致顧客的時(shí)間浪費(fèi)，同時(shí)給超市的服務(wù)質(zhì)量帶來不良的影響，直接影響到超市的收益.

嵌入式購(gòu)物自助結(jié)算系統(tǒng)可以通過在超市或商場(chǎng)的出口處設(shè)置自動(dòng)付費(fèi)機(jī)，該設(shè)備由消費(fèi)者自己進(jìn)行商品的掃描信息錄入，然后計(jì)算出應(yīng)付費(fèi)用總額，最后由消費(fèi)者自己進(jìn)行自動(dòng)刷卡付費(fèi).通過該付費(fèi)終端可以很容易的實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的自動(dòng)付費(fèi)，同時(shí)為商場(chǎng)減少了在收銀員聘用方面所必須要支付的花費(fèi).

實(shí)現(xiàn)購(gòu)物的自動(dòng)化不僅能極大地方便人們的生活，還能帶給企業(yè)更好的管理方式，降低企業(yè)的管理成本，促進(jìn)商業(yè)智能化的發(fā)展.

1 相關(guān)技術(shù)

嵌入式［1］是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分.通常嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存儲(chǔ)在ROM中的嵌入式處理器控制板.事實(shí)上所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手邊、微波爐、錄像機(jī)、汽車等都使用嵌入式系統(tǒng).嵌入式自助購(gòu)物結(jié)算系統(tǒng)是嵌入式技術(shù)的一個(gè)方面的應(yīng)用.其核心技術(shù)大致分為ARM微處理器、網(wǎng)絡(luò)通訊、無線射頻通信、POS終端和Linux系統(tǒng)移植.

ARM 微處理器［2］：ARM（Advanced RISC Machines）處理器是Acorn計(jì)算機(jī)有限公司面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器.更早稱作A－corn RISC Machine.RM處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域，包括工業(yè)控制領(lǐng)域、無線通信領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、成像和安全產(chǎn)品等許多領(lǐng)域.ARM處理器將作為嵌入式自助結(jié)算系統(tǒng)的主要的信息處理部件.是該系統(tǒng)的核心.

網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)：使嵌入式自助結(jié)算系統(tǒng)的終端能夠從服務(wù)器端獲取數(shù)據(jù)并將處理的結(jié)果送回到服務(wù)器端.數(shù)據(jù)在傳送過程中要安全保密.同時(shí)該嵌入式購(gòu)物自助結(jié)算系統(tǒng)還應(yīng)該能夠與外網(wǎng)進(jìn)行通信，要求能夠訪問安全的特定的外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行必要數(shù)據(jù)的獲取.網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)是數(shù)據(jù)傳送的基本保障，只有通過網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換才能夠獲取必要的商品信息和客戶賬戶信息.

無線射頻技術(shù)［3］：無線射頻譯自英文 Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱為RFID，是20世紀(jì)90年代興起的一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù).射頻技術(shù)（RFID）相對(duì)于傳統(tǒng)的磁卡及IC卡技術(shù)具有非接觸、閱讀速度快、無磨損等特點(diǎn).

無線射頻技術(shù)在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的.與傳統(tǒng)的條型碼、磁卡及IC卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快、無磨損、不受環(huán)境影響、壽命長(zhǎng)、便于使用的特點(diǎn)和具有防沖突功能，能同時(shí)處理多張卡片.在國(guó)外，射頻識(shí)別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域.

POS終端：POS終端是您在任何購(gòu)物過程中都可以看到的設(shè)備，它廣泛用于零售業(yè)和服務(wù)業(yè)的交易處理和記錄.它們還越來越多地用來對(duì)銷售和庫(kù)存數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)告，這使得企業(yè)可以簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈、促進(jìn)自助式交易并且降低部署和維護(hù)零售環(huán)節(jié)的IT基礎(chǔ)設(shè)施的成本.

Linux系統(tǒng)移植：系統(tǒng)移植技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)的核心，它是一種對(duì)內(nèi)核進(jìn)行裁剪，然后通過交叉編譯將編譯后的系統(tǒng)安裝在嵌入式處理器設(shè)備上運(yùn)行的技術(shù).Linux內(nèi)核移植不僅涉及代碼的編譯還涉及到設(shè)備間的通信.因此需要對(duì)設(shè)備和編程語言都比較熟悉才可能移植成功.

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)商品購(gòu)買后的自動(dòng)付款功能，該系統(tǒng)的模塊圖如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)功能模塊圖

在該超市自動(dòng)付費(fèi)系統(tǒng)中，處理中心是該系統(tǒng)的核心，處理中心中配置有商品支付軟件，可以對(duì)掃描輸入的商品的信息進(jìn)行處理，該系統(tǒng)的運(yùn)行處理過程為：

（1）處理中心運(yùn)行商品支付系統(tǒng)，并置于初始化狀態(tài)（無人進(jìn)行支付操作的狀態(tài)）.

（2）客戶使用條形碼掃描儀對(duì)其所購(gòu)買的商品進(jìn)行掃描，每掃描一次商品，處理中心的商品支付系統(tǒng)將根據(jù)商品掃描碼查詢商品信息并對(duì)商品信息進(jìn)行顯示，顯示的信息包括：商品注冊(cè)碼、商品名稱、商品購(gòu)買數(shù)量、商品單價(jià)、購(gòu)買時(shí)間、購(gòu)買該類商品的總價(jià)以及消費(fèi)者已經(jīng)購(gòu)買的所有商品的總的應(yīng)付金額.

（3）在消費(fèi)者對(duì)購(gòu)買的商品掃描輸入完并輸入確認(rèn)信息后，系統(tǒng)提示消費(fèi)者進(jìn)行刷卡終端付費(fèi).

（4）消費(fèi)者在刷卡終端進(jìn)行刷卡，系統(tǒng)進(jìn)行IC卡的識(shí)別驗(yàn)證，在驗(yàn)證通過后自動(dòng)扣除應(yīng)該支付的總金額，然后再顯示屏上顯示支付結(jié)果，再為客戶打印支付憑條和商品購(gòu)物清單并修改商場(chǎng)的商品記錄.由于IC卡保存著用戶的余額信息，這里需要對(duì)IC卡進(jìn)行讀寫操作，讀寫都成功才算成功完成一次支付.

（5）一筆交易完成后處理中心的商品支付系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行重置，等待為下一位消費(fèi)者服務(wù).

2.2 系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

由于本系統(tǒng)是運(yùn)行于嵌入式設(shè)備上，因此需要對(duì)Linux內(nèi)核進(jìn)行裁剪定制，使其支持所要連接的外部設(shè)備，本系統(tǒng)中使用的兩種外部設(shè)備都是通過串口進(jìn)行連接的，因此內(nèi)核必須要能夠支持串口通信.這里使用270－S開發(fā)平臺(tái)自帶的內(nèi)核270－S－2.6.9.對(duì)于文件系統(tǒng)和Bootloader，采用270－S系統(tǒng)自帶的即可.在圖形界面上，由于這里使用的是Qt作為GUI支持，因此需要安裝Qt桌面環(huán)境［4］.

使用交叉工具鏈編譯后的內(nèi)核和Qt支持庫(kù)都必須要下載至目標(biāo)板才能執(zhí)行.該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)基于270－S平臺(tái)，根據(jù)該平臺(tái)的說明書，系統(tǒng)移植步驟如下［5］：

（1）創(chuàng)建JTAG，生成jflashmm二進(jìn)制文件.

（2）編譯并燒寫B(tài)ootloader到目標(biāo)板中.

（3）下載Linux內(nèi)核鏡像.

（4）下載文件系統(tǒng).

為了使該系統(tǒng)能夠支持Qt，需要加入交叉編譯后的Qt庫(kù)以及Qtopia應(yīng)用平臺(tái)，這樣就能夠在該系統(tǒng)中運(yùn)行Qt編寫的商品支付處理軟件.

2.2.1 Bootloader的移植

Bootloader初始化硬件如CPU，SDRAM，F(xiàn)LASH，UART，＆GPIO等，并為用戶提供系統(tǒng)引導(dǎo)等功能.Bootloader的主要功能如下：

（1）初始化硬件.初始化CPU clock，Memory timing，interrupt，UART和GPIO.

（2）啟動(dòng)Linux.這是bootloader最重要的功能，它將內(nèi)核映像復(fù)制到SDRAM中并跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核入口地址處.

（3）下載Image.下載內(nèi)核和文件鏡像到SDRAM中.本開發(fā)平臺(tái)下載只能通過以太網(wǎng)，利用Ethernet通過tftp and bootp協(xié)議進(jìn)行下載.

（4）Flash存儲(chǔ)器管理.用 write，erase，lock，和unlock等命令管理Flash存儲(chǔ)器.

本開發(fā)平臺(tái)提供有Bootloader源代碼，因此先要進(jìn)行Bootloader的編譯創(chuàng)建名為boot的Bootloader鏡像.然后通過創(chuàng)建JTAG生成的jflashmm命令燒寫B(tài)ootloader到目標(biāo)板.

2.2.2 內(nèi)核的移植

在完成對(duì)內(nèi)核的定制和在目標(biāo)機(jī)上完成Bootloader的安裝并且在宿主機(jī)上成功安裝bootp和tftp協(xié)議后，才可以將內(nèi)核鏡像下載至目標(biāo)板.

內(nèi)核移植步驟為：

（1）進(jìn)入Bootloader的命令行模式.

（2）使用tftp命令下在內(nèi)核鏡像到開發(fā)板的SDRAM中.

（3）使用flash命令燒寫下載成功的內(nèi)核鏡像到flash中.

Linux內(nèi)核通過minicom使用tftp命令下載至目標(biāo)板，內(nèi)核編譯后生成的內(nèi)核鏡像文件名為zImage＿EDR＿tinyx，在下載完成后需要將內(nèi)核燒寫到flash中，其下載燒寫過程如圖2所示.

圖2 Linux內(nèi)核下載燒寫過程

2.2.3 Qt／Qtopia的移植

Qt／Qtopia的移植［6］首先要在宿主機(jī)上對(duì) Qt庫(kù)和Qtopia桌面環(huán)境進(jìn)行交叉編譯，然后安裝在目標(biāo)機(jī)平臺(tái).在Linux系統(tǒng)上安裝軟件一般是通過將相應(yīng)的庫(kù)文件和頭文件拷貝至目標(biāo)板，然后配置相應(yīng)的環(huán)境變量.如果在宿主機(jī)上進(jìn)行開發(fā)時(shí)對(duì)Qt源碼在編譯時(shí)進(jìn)行了安裝路徑的配置，則在目標(biāo)機(jī)上需要有一樣的路徑，否則可能出現(xiàn)頭文件或源文件找不到的問題.

3 運(yùn)行效果

當(dāng)用條形碼掃描儀掃描一件商品時(shí)，效果如圖3所示.

圖3 掃描商品效果圖

當(dāng)結(jié)算處理，點(diǎn)擊結(jié)算按鈕時(shí)，效果如圖4所示.

圖4 支付結(jié)算效果圖

4 結(jié)束語

該嵌入式購(gòu)物自助結(jié)算系統(tǒng)是一個(gè)緊跟時(shí)代發(fā)展，為提高購(gòu)物收銀效率，降低企業(yè)人力成本支出同時(shí)能夠極大的方便顧客購(gòu)物付款，因此具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，值得應(yīng)用和推廣.該系統(tǒng)結(jié)合了應(yīng)用廣泛的嵌入式技術(shù)，使得支付更加小型化，簡(jiǎn)單化，方便化.該系統(tǒng)也是跟隨當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的興起而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，可以對(duì)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，很容易使該系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行對(duì)接.本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初始針對(duì)解決商場(chǎng)人工收銀的弊端而設(shè)計(jì).本系統(tǒng)提供了電子支付更靈活的平臺(tái)，當(dāng)前電子支付正迅速發(fā)展，尤其是移動(dòng)終端支付平臺(tái)給商品交易帶來了極大的方便.

［1］嵌入式技術(shù)＿百度百科，“技術(shù)應(yīng)用”［EB／OL］.Available：http：／／baike.baidu.com／view／685011.htm ［Accessed：April.9，2012］.

［2］李佳南.基于ARM的IC卡機(jī)房管理終端設(shè)計(jì)［D］.成都理工大學(xué)碩士論文，2009.

［3］孫永飛.基于ARM的RFID讀卡器設(shè)計(jì)［M］.南京理工大學(xué)，2007.

［4］（美國(guó)）沃爾夫.嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理（第二版）［M］.李仁發(fā)譯 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［5］徐晨輝.嵌入式Linux內(nèi)核裁剪及移植的研究與實(shí)現(xiàn)［C］.東華大學(xué)，2009.

［6］廣州友善之臂計(jì)算機(jī)科技有限公司.Mini6410Qt4和Qtopia編程開發(fā)指南［Z］.2011.