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嵌入式系統(tǒng) 隨著現(xiàn)代物流業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)、超市等行業(yè)的快速發(fā)展，物品流動(dòng)的速度越來(lái)越快，倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存周期也越來(lái)越短。這樣物流倉(cāng)儲(chǔ)盤(pán)點(diǎn)行業(yè)的壓力也越來(lái)越大，傳統(tǒng)的人工盤(pán)點(diǎn)方式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代物流的發(fā)展。為了解決這一問(wèn)題，國(guó)際上一些物流先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)采用專(zhuān)業(yè)的盤(pán)點(diǎn)設(shè)備——盤(pán)點(diǎn)機(jī)，用于物流盤(pán)點(diǎn)。 盤(pán)點(diǎn)機(jī)是如何組成的呢？ 組成我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)采用了目前流行的嵌入式微處理器作為系統(tǒng)核心部件。其微處理器選型是采用三星公司生產(chǎn)的S3C2410微處理器，操作系統(tǒng)采用了Windows CE .NET 4.2嵌入式操作系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分主要分為三個(gè)大的模塊：核心板、系統(tǒng)板和專(zhuān)用鍵盤(pán)及 LCD顯示器。 核心板上集成了微處理器、64MB SDRAM和64MB NAND Flash模塊及部分支持電路。 系統(tǒng)板上設(shè)計(jì)有與核心板連接的接口，同時(shí)又集成有顯示器接口，以太網(wǎng)接口，USB接口，串口，CF卡和IrDA條形碼掃描接口等各種外設(shè)及以相應(yīng)的控制部件，另外還有電源管理與轉(zhuǎn)換等一些附屬電路。 31鍵的專(zhuān)用鍵盤(pán)是采用超低功耗的MSP430單片機(jī)作為控制器來(lái)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行編解碼，通過(guò)自定義的串行口鍵盤(pán)接入系統(tǒng)板。 顯示部分是采用192*64 LCD字符型顯示器。 實(shí)物圖片 硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì) 嵌入式設(shè)備的硬件架構(gòu)一般都是以嵌入式微處理器為核心，通過(guò)處理器接口擴(kuò)展以及系統(tǒng)硬件的支持，把眾多的外設(shè)單元集成到整個(gè)系統(tǒng)中，并通過(guò)CPLD 等邏輯轉(zhuǎn)換器件和其它硬件電路完成對(duì)外設(shè)模塊進(jìn)行讀寫(xiě)和控制操作。 硬件部分主要包含有核心板，系統(tǒng)板和專(zhuān)用鍵盤(pán)及 LCD顯示器三個(gè)部分。 系統(tǒng)核心板簡(jiǎn)介 核心板是整個(gè)系統(tǒng)的核心，集成了盤(pán)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)的微處理器、SDRAM單元、NAND Flash單元以及它們所需要的輔助部件，如晶體振蕩器（12MHZ和32KHZ兩組），電源模塊等等。 系統(tǒng)板的組成 系統(tǒng)板起兩方面的作用，一方面對(duì)核心板提供支持。如為核心板供電，提供外設(shè)到核心板的連接，另一方面為各種外設(shè)提供了接口。 系統(tǒng)板主要集成有RJ-45網(wǎng)絡(luò)接口、USB 主／從設(shè)備接口、串行接口、LCD顯示器接口、CF卡接口、鍵盤(pán)等接口電路。同時(shí)，還有包含有一些相應(yīng)的控制轉(zhuǎn)換電路（如可編程器件CPLD）和電源管理部分。 專(zhuān)用鍵盤(pán)的設(shè)計(jì) 盤(pán)點(diǎn)機(jī)的輸入信號(hào)則采用外接的串口鍵盤(pán)手動(dòng)輸入和串口條形碼掃描儀讀入方式。串口鍵盤(pán)為自行設(shè)計(jì)的，適合盤(pán)點(diǎn)業(yè)需要的專(zhuān)用鍵盤(pán)，鍵盤(pán)采用了一款16位低功耗單片機(jī)——MSP430進(jìn)行管理。 使用盤(pán)點(diǎn)機(jī)的目的是為了提高盤(pán)點(diǎn)效率，對(duì)于盤(pán)點(diǎn)人員而言，使用最多的就是掃描儀和鍵盤(pán)。掃描儀上只有一個(gè)按鍵，使用簡(jiǎn)單。由于鍵盤(pán)的效率對(duì)于提高盤(pán)點(diǎn)的效率非常重要，所以在盤(pán)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一款最合適盤(pán)點(diǎn)使用的鍵盤(pán)是提高盤(pán)點(diǎn)效率的重要一環(huán)。盤(pán)點(diǎn)機(jī)是一款便攜式設(shè)備，鍵盤(pán)不可能做得很大，另一方面為了便于盤(pán)點(diǎn)人員實(shí)現(xiàn)盲打，按鍵的大小不能太小，特別是頻繁使用的按鍵還應(yīng)該比計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)略大。在這種情況下，按鍵的個(gè)數(shù)就有所限制，經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐，最終的鍵盤(pán)設(shè)計(jì)采用了31鍵的方案。其中字母和數(shù)據(jù)鍵在一般情況下作為數(shù)字鍵使用，配合Shift按鍵輸入字母。 鍵盤(pán)部分的框圖 LCD顯示器 系統(tǒng)采用了一款專(zhuān)用顯示器——192×64型LCD顯示器。該顯示器是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器及192×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示12×4個(gè)( 16×16點(diǎn)陣 )漢字，采用3.3V電源供電，與處理器接口采用8位并行輸入輸出數(shù)據(jù)總線和8條控制線。S3C2410處理器內(nèi)部集成了LCD控制器，但是該控制器不支持用戶選定的顯示器，只能采用其他方式接入該款顯示器，實(shí)際采用的是直接掛接到處理器的通用I/O口上的方式。 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要包括嵌入式操作系統(tǒng)選型、定制及裁減、硬件驅(qū)動(dòng)程序和用戶應(yīng)用程序方面。 操作系統(tǒng)的定制與實(shí)現(xiàn) Window CE 具有良好的圖形交互界面，便于開(kāi)發(fā)調(diào)試上層圖形應(yīng)用程序，所以本便攜式盤(pán)點(diǎn)機(jī)的操作系統(tǒng)選用了Windows CE。 Microsoft Windows CE .NET 是支持多平臺(tái)的、可定制的32位嵌入式操作系統(tǒng)。支持多線程、完全搶占執(zhí)行和多任務(wù)。不僅適用于工業(yè)上的嵌入式設(shè)備，同時(shí)支持高度便攜性的個(gè)人計(jì)算設(shè)備，如掌上電腦、PDA 和移動(dòng)通信設(shè)備等。 Windows CE的啟動(dòng)過(guò)程 （1）在核心板上，將系統(tǒng)設(shè)置為NAND FlashROM啟動(dòng)方式； （2）上電復(fù)位后，系統(tǒng)自動(dòng)將NAND FlashROM內(nèi)的前4KB字節(jié)（NBoot）拷貝到boot SRAM中，執(zhí)行boot SRAM中代碼。如果需要（NBoot > 4KB），將NBoot區(qū)數(shù)據(jù)拷貝到SDRAM中，再執(zhí)行NBoot； （3）如果設(shè)置為調(diào)試狀態(tài)，NBoot將EBoot區(qū)數(shù)據(jù)裝入SDRAM，執(zhí)行EBoot，EBoot程序按照用戶的指令通過(guò)以太網(wǎng)下載Windows CE鏡像文件，并將鏡像文件寫(xiě)入Windows CE區(qū)段； （4）NBoot或者EBoot將Windows CE區(qū)段數(shù)據(jù)裝入SDRAM，引導(dǎo)Windows CE操作系統(tǒng)。 鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn) 標(biāo)準(zhǔn)Windows CE支持兩種類(lèi)型的鍵盤(pán)：PS/2鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。本項(xiàng)目的鍵盤(pán)為串行接口，實(shí)際占用的是UART1，與兩種標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型都不匹配。分析兩種標(biāo)準(zhǔn)Windows CE鍵盤(pán)接口之后，決定在矩陣鍵盤(pán)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，滿足本項(xiàng)目的需求。 （1） 將UART1配置為鍵盤(pán)接口； （2） 修改OAL層中的系統(tǒng)中斷映射代碼，將UART1的硬件中斷映射為邏輯鍵盤(pán)中斷（SYSINTR_KEYBOARD）； （3）在鍵盤(pán)中斷驅(qū)動(dòng)程序中注冊(cè)鍵盤(pán)IST的中斷映射為SYSINTR_KEYBOARD，將SYSINTR_KEYBOARD映射到事件EVENT_KEYBOARD上，等待鍵盤(pán)事件發(fā)生； （4） EVENT_KEYBOARD事件被觸發(fā)后，在底層驅(qū)動(dòng)模塊中讀取串口鍵盤(pán)代碼，填充鍵盤(pán)碼和按鍵狀態(tài)所需的數(shù)據(jù)，提交給上一級(jí)模塊； （5） 鍵盤(pán)管理模塊中修改掃描碼到虛鍵碼的轉(zhuǎn)換表，完成掃描碼到虛鍵碼的轉(zhuǎn)換。 按照Windows CE標(biāo)準(zhǔn)的鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)編寫(xiě)鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序，編譯之后的DLL程序掛入Windows CE系統(tǒng)，鍵盤(pán)即可正常工作。注意，本系統(tǒng)中小鍵盤(pán)的編碼工作由鍵盤(pán)本地的控制器（MSP430）來(lái)完成。 盤(pán)點(diǎn)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā) Windows CE 驅(qū)動(dòng)模型 要把Windows CE移植到目標(biāo)平臺(tái)上，必須為在硬件平臺(tái)上的硬件設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)程序。通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以將操作系統(tǒng)和外部設(shè)備連接起來(lái)，使得操作系統(tǒng)能夠識(shí)別這些設(shè)備，并為應(yīng)用程序提供設(shè)備服務(wù)。就像其它操作系統(tǒng)一樣，Windows CE支持廣泛的基于各種CE平臺(tái)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)也提供一些用于驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的模型(model)。 Windows CE 的設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)備模型有兩種形式：流接口驅(qū)動(dòng)( Stream Interface Driver )和本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)( Native Device Driver )]。兩者的差別在于它們向上層提供的編程接口不同，流接口驅(qū)動(dòng)提供一組統(tǒng)一格式的流接口，而本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)則根據(jù)具體設(shè)備的需求提供相應(yīng)合適的接口。所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)都是以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)( DLL )的方式實(shí)現(xiàn)和加載。Windows CE 中的許多模塊都可以管理設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。例如與用戶界面有關(guān)的GWES 模塊管理鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示和電源等驅(qū)動(dòng)程序；設(shè)備管理( Device Manager )根據(jù)注冊(cè)表中的內(nèi)容管理注冊(cè)過(guò)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，如串口驅(qū)動(dòng)。 在盤(pán)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)中，內(nèi)部建立了設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，如顯示設(shè)備LCD，采用本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)移植定、制微軟提供的驅(qū)動(dòng)例程實(shí)現(xiàn)。其它外部設(shè)備，如串口、USB Client ，采用流接口驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)已經(jīng)定義好的流接口函數(shù)應(yīng)用程序可以用文件訪問(wèn)的方式訪問(wèn)接口設(shè)備，如用戶可以像文件操作一樣讀寫(xiě)串行口。 謝謝觀賞fYW紅軟基地

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