基于嵌入式系统的无线点菜系统方案设计.doc

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嵌入式无线点菜系统方案

技术文件

技术文件名称：

嵌入式无线WIFI点菜系统

总体设计方案

技术文件编号：

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共39页

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第39页共39页

嵌入式无线点菜系统方案

目录

第一篇概述 4

1范围 4

2设计依据 2

3定义和缩略语 5

3.1定义 5

3.2缩略语 5

4设计原则和目标 6

4.1系统设计原则 6

4.2系统目标 6

第二篇系统总体原理 6

1.现实系统的基本组成、功能和工作环境 6

1.1现实系统的基本组成 7

1.2主要功能 7

1.3系统的工作环境 7

1.3.1手持式PDA工作环境 7

1.3.2前台计算机最低标配 7

1.3.3厨房计算机最低标配 8

第三篇系统硬件实现及各模块功能实现 8

1.概述 8

2.手持设备的硬件设计方案 8

3.手持设备的硬件总体设计原理图 8

4.手持设备的各模块功能实现 9

4.1LCD显示屏的连接实现 9

4.2无线WIFI模块的连接实现 9

4.3矩阵键盘模块的连接实现 9

5.前台电脑硬件实现 9

6.后台厨房的硬件实现 9

7.硬件的PCB板主要的开发环境介绍 9

7.1Protel 9

7.2EAGLE 10

第四篇系统软件实现级各模块功能实现 12

1.点菜系统手持终端（PDA）软件方案 12

1.1概述 12

1.2软件架构 12

1.3系统软件 12

1.4应用软件 13

1.5应用软件控制流程图 14

1.6应用软件设计 14

1.6.1程序的代码初始化 15

1.6.2输入事件处理模块 15

1.6.3显示处理模块 16

1.6.4数据处理模块 16

1.6.5远程数据传输模块 17

1.7系统界面设计 18

1.7.1系统的登录界面设计 18

1.7.2系统登录后界面设计 18

2.前台电脑的软件方案 18

3.厨房电脑的软件方案 18

4.应用软件主要的开发环境介绍 18

4.1交叉开发环境概述 18

4.2基于安卓交叉开发环境的建立 19

4.3基于linux交叉开发环境的建立 19

5.嵌入式常用API函数介绍 26

5.1API之网络函数 26

5.2API之消息函数 26

5.3API之文件处理函数 26

5.4API之菜单函数 27

第五篇软件连调技术及调试方案的设定 28

1.概述 28

2.硬件PCB的测试 28

3.软件调试 28

4.软硬连调 29

第六篇相关模块的工艺设计 29

1.软件设计的注意事项 29

1.1体系结构设计原则 29

1.2用户界面设计 30

1.3数据库设计 32

2.硬件PCB版制件的规范 33

第七篇关键技术说明 35

1.WIFI 35

2.数据库 36

3.linux系统简要 36

第八篇工程进度和成本预计 37

1.项目分解 37

2.项目进度估算图 38

3.成本预计 39

第一篇概述

1、范围

本文件规定了基于无线WIFI点菜系统的系统现实原理、系统原理、硬件总体设计、软件总体设计、关键技术及进度成本预计。

本文件给出无线点菜系统点菜端、系统前台管理端、以及后台厨房管理端的研发方案，并给出软硬件关键性技术的一些模块流程、具体实现和关键代码。

本文适用于整体无线点菜系统的研发方案。

2、设计依据

GB/T8567-1988《计算机软件产品开发文件编制指南》

GB/T9385-1988《计算机软件需求说明编制指南》

GB/T9386-1988《计算机软件测试文件编制指南》

GB/T11457-1995《软件工程术语》

GB/T12504-1990《计算机软件质量保证计划规范》

GB/T12505-1990《计算机软件配置管理计划规范》

GB/T14394-1993《计算机软件可靠性和可维护性管理》

GB/T15532-1995《计算机软件单元测试》

GB/T16680-1996《软件文档管理指南》

GB/T17963《信息技术开放系统互连网络层安全协议》

GB/T15532-1995《计算机软件单元测试》

GB/T16680-1996《软件文档管理指南》

GB/T14394-1993《计算机软件可靠性和可维护性管理》

GB/T8567-2006《计算机软件文档编制规范》

GB/T20157-2006《信息技术软件维护》

GB/T20527.1-2006《多媒体用户界面的软件人类工效学第1部分：

设计原则和框架》

GB/T15532-1995《计算机软件单元测试》

GB/T14394-1993《计算机软件可靠性和可维护性管理》

GB/T11457-2006《信息技术软件工程术语》

GB/T15532-2008《计算机软件测试规范》

GB/T9385-1988《计算机软件需求说明编制指南》

GB/T20917-2007《软件工程软件测量过程》

ISO15745-4AMD2-2007《工业自动化系统和集成.开放系统应用集成框架.第4部分:

基于以太网的控制系统用参考描述.修改件2:

ModbusTCP》

ISO/IEC14766-1997《信息技术.系统间远程通信和信息交换

因特网传输控制协议（TCP）之上使用OSI应用

件》

ISO/IECTR9578-1990《信息技术局域网用的通信接口连器》

ISO7478-1987《信息处理系统数据通信多链路规程》

ISO/IECTR18037-2004《程序设计语言.C.支持嵌入式处理机的扩展》

3、定义和缩略语

3.1定义

无线点菜系统：

无线点菜系统是基于嵌入式ARM为手持终端的点菜设备。

使整个点菜模块化、系统化。

3.2缩略语

MR主复位

IC集成电路

CKSL时钟选择

CMD指令

CLK时钟

KEY按键

SDA数据总线

ADDR地址寄存器

CPUDTCPU数据总线

CPUACPU地址总线

CPURDCPU中断请求

CPUWRCPU写控制

ANT　        天线  

KB键盘（keyboard）

CPU中央处理器（CentralProcessingUnit）

ALU算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnitCLK）

Clock时钟周期

Embedded Chips嵌入式

FIFO先入先出队列（FirstInputFirstOutput），

BIOS基本输入/输出系统（BasicInput/OutputSystem），

INTIN中断输入（InterruptInputs）

USB通用串行总线（UniversalSerialBus），

LED光学二级管（lightemittingdiode），

WIFI无线网路通信技术（wirelessfidelity）

FPD平面显示器（flatpaneldisplay）

CCT时钟周期（ClockCycleTime），

EPROM可擦写可编程ROM（erasable,programmableROM）

DSM分布式共享内存（Distributedsharedmemory），

FM快闪存储器（FlashMemory）

SD单面内存（SingleSide），

FAT文件分配表（FileAllocationTables），

LAN局部网（local-areanetwork）

QOS服务质量（qualityofservice）

API应用编程接口（ApplicationProgrammingInterface）

AC         交流电  （AlternatingCurrent）  

TCP/IP传输控制协议/因特网互联协议（Transmissio

ControlProtocol/InternetProtocol）

4、设计原则和目标

4.1系统设计原则

原则

详细要求

正确性

运行和调试结果完全正确

健壮性

在常规的环境下能够保证多人进行有效操作。

可靠性

在连续24小时之内无差错可靠运行

成本控制

产品设计选用合适的软硬件。

节约成本，使整体降低。

易用性

不经过专业培训就可通过提示进行操作

可维护性

便于升级，简单的维护。

可扩展性

可扩展菜单，人员等信息量

兼容性

控制台在PC系统的兼容性

4．2系统目标

本系统完成后要实现点菜、加菜、删除、催菜、退菜、换菜、等。

并台、转台、拼台、结账、打折等相关功能。

顾客在餐桌上点菜确认后，能在1-2s内通过Wi-Fi发送到服务台同时服务能把菜单信息通过无线WIFI传送到厨房，将整个点菜到上菜的时间大大压缩。

第二篇系统总体原理

1、现实系统的基本组成、功能和工作环境

1.1现实系统的基本组成

1.2主要功能

1手持点菜系统

餐厅服务员可以登录工号，实现手持界面点菜，退菜。

能过无线WIFI传入前台主机计算机。

通过前台计算机执行指令到厨房，实现快速点菜。

2前台管理:

　　前台接待开单、点菜、加菜、退菜、附加口味做法、并单、移台、房台预订、菜品预订、外卖、结单等日常操作；临时菜品（菜谱未设置但本店还能做的菜品）管理；支持现金、免单、签单、会员卡、支票、信用卡等多种付款方式；会员级别不同可以享受不同级别的优惠；预订显示可以有效防止房台冲突；其他简单的查询和统计。

3厨房显示打印系统:

　　客人点单完毕，服务员把单子传到前台，前台操作人员把菜品录入电脑，入单的同时，厨房凉菜、热菜、主食各个档口即打印相应菜品，厨师即可照单做菜，这样可大大提高工作效率

1.3系统的工作环境

1.3.1手持式PDA工作环境

中央处理器：

ARM7以上

适应环境温度范围：

-60℃－+70℃；工作湿度：

0～95%

1.3.2前台计算机最低标配

前台机的最低配置如下：

CPU:

PPentium42.4GHz

内存：

512MRAM内存

硬盘空间：

80G硬盘

网络设备：

802.11b/g

1.3.3厨房计算机最低标配

前台机的最低配置如下：

CPU:

PPentium42.4GHz

内存：

512MRAM内存

硬盘空间：

80G硬盘

网络设备：

802.11b/g

第三篇系统硬件实现及各模块功能实现

1、概述

为使手持PDA性能、大小和功耗最佳化，因此前台主机实现大部分功能，从而减轻手持终端的复杂性，更有利于提高手持终端的可靠性。

2、手持设备的硬件设计方案

点菜系统手持PDA由主控版、LED显示屏、距陈键盘和无线WIFI模块4部分组成。

主控板为核心部分，集成了ARM7以上处理器、2MBSRAM、2MBNorFLASH、和32MBNandFlash,为软件运行提供了足够的空间。

主控版还提供外部模块接口，方便用户根据不同的应用情况选择不同的模块配置。

WIFI模块通过串口与主控版连接，提供与前台主机的无线WIFI业务的收发功能，显示模块通过LCDC接口与主控板连接，提供单色屏和彩色屏的显示功能。

跟陈键盘与主控板相连，提供与PDA内部选择功能。

3、手持设备的硬件总体设计原理图

4、手持设备的各模块功能实现

4.1LCD显示屏的连接实现

4.2无线WIFI模块的连接实现

4.3矩阵键盘模块的连接实现

5、前台电脑硬件实现

由于基于缩短开发周期和费用，前台管理主机和厨房显示主机可用平常PC机即可，因此前台主机的硬件方案这里不作介绍。

5、后台厨房的硬件实现

由于基于缩短开发周期和费用，前台管理主机和厨房显示主机可用平常PC机即可，因此厨房显示系统的硬件方案这里不作介绍。

6、硬件的PCB板主要的开发环境介绍

PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。

由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

两种常用的PCB板制做工具:

Protel99SE和EAGLE

6.1protel99SE

1、简介

Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。

2、Protel99SE的系统组成

1、电路工程设计部分

（1）电路原理设计部分（AdvancedSchematic99）：

电路原理图设计部分包括电路图编辑器（简称SCH编辑器）、电路图零件库编辑器（简称Schlib编辑器）和各种文本编辑器。

本系统的主要功能是：

绘制、修改和编辑电路原理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。

（2）印刷电路板设计系统（AdvancedPCB99）：

印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器（简称PCB编辑器）、零件封装编辑器（简称PCBLib编辑器）和电路板组件管理器。

本系统的主要功能是：

绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件。

（3）自动布线系统（AdvancedRoute99）：

本系统包含一个基于形状（Shape-based）的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB设计的自动化。

2、电路仿真与PLD部分

（1）电路模拟仿真系统（AdvancedSIM99）：

电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。

（2）可编程逻辑设计系统（AdvancedPLD99）：

可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（Waveform）。

本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。

利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。

（3）高级信号完整性分析系统（AdvancedIntegrity99）：

信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。

3、Protel99SE的功能特性

　　1、开放式集成化的设计管理体系

　　2、超强功能的、修改与编辑功能

3、强大的设计自动化功能

6.2、EAGLE

1、简介

自上世纪九十年代初以来，源于CadSoft公司的EAGLE软件一直畅销欧美，在EDA工具行业占有很大比例的市场份额，曾被德国一家著名电子杂志五次评选为“年度最佳产品奖”，为了让更多的EDA工具使用者了解到更好的PCB设计和原理图设计工具，EAGLE现正式进军中国市场，深圳市英蓓特信息技术有限公司作为EAGLE软件亚洲地区第一家也是唯一一家代理商，主要负责该软件的市场推广和销售工作。

2、EAGLE四大核心模块：

PCB编辑器

·分辨率1/10,000毫米（0.1微米）

·最多支持16个信号层（支持用户自定义排序）

·拥有一套全新的分离库文件

·使用这个全套集成库函数编辑器很容易构建你自己的文件

·在任何情况下都可执行取消/重建功能的编辑命令

·在对PCB布线时支持信号线路动态计算

·POLYGO敷铜层（接地层）

·针对电路板进行设计规则检查DRC（比如检查重叠、测量焊盘尺寸或线宽）

·支持用户自定义的、可自由编程的用户语言，用于为装配设备、测试设备、铣床生成数据文件以及生成其他数据格式的文件

·支持多层电路板的生成

原理图编辑器

·通过拖拽实现原理图页面排序

·支持元件替换功能的同时保持原理图和PCB设计的一致性

·自动生成电路板

·电气规则检查ERC（原理图中的错误检查以及原理图与PCB设计之间的一致性检查）

·USE库调用和ADD添加已经存在的库元件

·Grid栅格显示与隐藏便于图形的绘制

·GlobalAttribute全局属性为原理图添加整体特性

·命令语言完全能实现工具栏任务

·加载已有绘图边框或自主设计绘图边框

·交叉关联模式可将不同页面的连线关联起来

自动布线器

·使用您定义的设计规则组来检查PCB设计

·一种在手动布线中为您提供支持的工具，也是跟随布线器的基本引擎；能够自动计算所选信号的走线

·可随时在手动和自动布线之间切换

·最多16个信号层（支持用户自定义排序），14个电源层

·支持所有的SMD，Pad焊盘及盲孔和埋孔

·在自动布线生成后仍可编辑修改

·PCB结构化布线，有利于布线优化设计

·手工布线中添加两种Fellow-me布线模式

元件库编辑器

·用户自由编辑生成新的Package封装，Symbol原理图符号，Device元件

·支持Deviceset元件组，为同一元件添加不同的Technology技术参数和Package封装类型

·通过拖拽的方式复制修改已有元件生成新的元件库

第四篇系统软件实现级各模块功能实现

1、点菜系统手持终端（PDA）软件方案

1.1概述

点菜系统终端由系统软件和应用软件两部分构成，采用模块化层次结构方法进行设计，系统软件包括设备驱动程序、嵌入式linux、嵌入式数据库、TCP/IP协议等。

应用软件则按功能定制在操作系统的控制下来完成指定的功能。

1.2软件架构

1.3系统软件

系统软件由低层驱动程序、操作系统、中间层、和上层接口层（安卓层）组成，如图所示：

1.4应用软件

点菜系统终端应用软件主要由输入输出事件外理模块（主控模块）、软入处理模块、数据处理模块、显示模块、远程WIFI通信模块等组成。

应用软件以输入事件外理模块为主控模块，根据读取的信息调用其它模块进行具体处理事件。

下图为点菜系统各模块之间关系及组成示意图。

应用软件模块之间的关系图

下图为应用软件组成图：

应用软件组成图

1.5应用软件控制流程图

点菜终端开机上电时，应用软件执行初始化代码后，进入主控模块，即输入事件处理模块，并根据不同的输入事件调用各模块进行相应的处理，

如图所示：

软件控制流程图

1.6应用软件设计

点菜系统终端的应用软件需要实现数据的输入、修改、删除、存储、显示等用户需求，并通过无线WIFI完成后前台管理系统的信息交互任务。

1.6.1程序的代码初始化

初始化代码主要完成初始化及创建子进程的任务。

流程图如图所示：

1.6.2输入事件处理模块

输入事件处理模块为主控模块，该模块接收来算各窗口的消息，并将消息发送给相应的消息外理函数进行处理，

处理流程如图所示：

1.6.3显示处理模块

根据输入事件处理模块发送的显示信息，通过相应的窗口函数进行表页显示和客显。

外理流程图如图所示：

1.6.4数据处理模块

在事件处理模块控制下处理时，进行存取业务数据，如增加菜，删菜系统调置等操作。

其处理流程图如图所示：

1.6.5远程数据传输模块

远程数据传输使用WIFI无线通信实现手持PDA与前台管理中心的沟通。

是在UDP协议控制下进行手持PDA与前台主机通过WIFI通信模块进行无线通信。

从功能上说：

远程数据传输模块主要实现4部分功能。

1报文组织

将订菜单按传输控制协议组织成报文放入发送等待队列中

2报文发送

读取发送等待队列中的报文进行发送

3报文接收

接收从前台下发的数据信息

4报文处理

将接收到的报文分类处理

无线通信传输体系结构如图所示：

1.7系统界面设计

1.7.1系统的登录界面设计

1.7.2系统登录后界面设计

2、前台电脑的软件方案（略）

3、厨房电脑的软件方案（略）

4、应用软件主要的开发环境介绍

4.1、交叉开发环境概述

对于嵌入式系统的开发,由于没有足够的资源在本机（即目标系统）运行开发工具和调试工具,所以嵌入式系统的软件开发采用一种交叉编译调试的方式,即宿主机-目标机模式。

开发时使用宿主机上的交叉编译、汇编及连接工具形成可执行的二进制代码（这种可执行代码并不能在宿主机上执行,而只能在目标板上执行）,然后把可执行文件下载到目标机上运行。

交叉开发环境的示意图：

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