基于NESTR750的智能酒店信息管理系统.docx
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基于NESTR750的智能酒店信息管理系统
摘要
论文介绍了ARM处理器技术及NE-STR750开发平台的相关资源，详细的介绍了上下位机之间的通信机制、软件设计的功能架构和逻辑架构。
基于NE-STR750开发板，利用SRT750XF微控制器，通过串口和上位机进行客房信息数据的传输与控制。
有效解决了客房人员状态、房间内用电器使用情况、温度远程调节等管理，使得酒店的客房管理变得简洁、高效、轻松、快捷、更人性化。
关键词：
智能酒店管理；ARM；NE-STR750
ABSTRACT
Abstract：
ThispaperintroducestheARMprocessortechnologyandNE-TheSTR750developmentplatformresources，Detailsofthecommunicationmechanismbetweentheupperandlowercomputersoftwaredesign,functionalstructureandlogicalstructure.NE-TheSTR750-baseddevelopmentboard,theSRT750XFmicrocontrollerthroughtheserialdatatransmissionandcontrolofthehostcomputerandroominformation.Effectivesolutiontothestateoftheroomstaff,theuseofelectricalapplianceswithintheroom,andremotetemperatureregulation,management,roomsmanagementsimple,efficient,easy,fastandmorehumane.
Keywords:
Smarthotelmanagement、ARM、NE-STR750
目录
目录3
第一章引言4
1.1课题背景4
1.2课题的目标和意义5
第二章ARM处理器6
2.1ARM概述6
2.3ARM处理器模式6
2.4ARM内部寄存器7
2.5ARM流水线技术8
2.6ARM异常处理8
第三章NE-STR750开发平台9
3.1NE-STR750开发板简介9
3.2NE-STR750开发板的硬件资源10
3.3NE-STR750开发板的原理图10
3.3.1电源电路设计11
3.3.2晶振和复位电路12
3.3.4USB接口电路13
第四章集成开发环境的介绍及嵌入式编程方法13
4.1IAREmbeddedWorkbenchforARM简介13
4.2嵌入式编程17
4.2.1嵌入式编程简介17
4.2.2板级支持包的使用17
第五章客房终端设计22
5.1客房终端功能架构22
5.2系统硬件组织架构25
5.2.1多机组网连接方案25
5.2.2轮询方案26
5.3客房终端的逻辑架构30
5.3.1电源、时钟、复位管理单元（MRCC）30
5.3.2通用输入/输出端口GPIO35
5.4客房终端App及相关函数40
5.4.1程序功能40
5.4.2主函数40
5.4.3ShowState函数41
5.4.4KeyPress函数43
5.4.5SendState（）函数47
总结与展望48
致谢49
参考文献50
第一章引言
1.1课题背景
21世纪的酒店，从内部管理到外部销售都将发生质的变化。
激烈的市场竞争，要求酒店引入更多、更新、更高的IT技术，而非单一的前台管理软件甚至传统的前、后台软件所能满足。
现代化的宾馆是集客房、餐饮、通讯、娱乐，商务文化及其他各种服务与设施为一体化的消费场所，酒店宾馆组织庞大，服务项目多，信息量大，要想提高劳动生产，降低成本，提高服务质量和管理水平，进而促进经济效益，必须借助计算机来进行现代化的信息管理，网迪星级酒店管理系统正是为此而设计的，本系统是一套适用于大、中型星级宾馆使用的优秀系统，操作简单，灵活性好、系统安全性高，运行稳定，实是管理者的理想选择。
虽然“酒店智能管理”对国内大部分酒店经营管理者还是一个较新的名词，但这一、二年它已经实实在在来到人们身边。
但是“酒店智能管理”作为一个集合概念，其内涵不是一次形成的，而是计算机智能技术经过不断发展，渗透到酒店领域，渐渐形成了一个较完整的技术体系，才逐步形成了“酒店智能管理”这一集合概念。
此外,“酒店智能管理”相对而言还是一个新型领域，其内涵还处在需要丰富、发展和不断成熟的阶段。
1.2课题的目标和意义
嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域,对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。
嵌入式系统是软硬件结合的系统，其硬件开发平台对嵌入式软件的开发起着至关重要的作用。
传统的开发板不仅成本高、开发周期长、软件开发难度较大，NE-STR750嵌入式开发板相对比较简单，比较适合初学者。
与传统的开发板相比，本项目设计的开发板具有很多优点，NE-STR750开发学习板，其核心为基于ARM7内核的超级微控制器STR750，针对高职院校嵌入式入门教学与实训的需要，内嵌了可独立运行的ST-LINK硬件仿真器。
其优点简单归纳为两点：
1）工业级产品（工作温度-40～105℃），国际最新尖端芯片（2006年11月全球发布，2007年初开始国内供货），采用与实际工业产品开发完全一致的开发环境与平台，方便实训成果向实际产品的无障碍跨接。
2）内嵌硬件仿真器ST-LINK，一板两用，学习时是学习板，开发时做仿真器，保证投资的效益。
目前，嵌入式系统的开发、研究在我国早已进行很多年了，而绝大多数高校至今为止仍在研究具有局限性的51系列的单片机系统，可以说很多高校在嵌入式系统领域的开发和研究还是一片空白。
该项目开发板的设计和开发，为电子相关专业的学生学习和研究嵌入式技术提供了软硬件基础，有利于电子相关专业学生对嵌入式的技术的学习和运用，甚至是应用产品的开发。
成功的酒店是将经济效益作为酒店的运营宗旨，管理的核心也是在于如何提高经济效益。
智能酒店管理系统以酒店的经济效益为目标，为酒店管理人员和员工提供简单易用、功能强大并高度灵活的应用工具，激励他们的积极性，促使他们向宾客提供更好的服务。
这些改进使宾客感到更加满意，为酒店带来更多的回头客和收入。
鉴于以上情况，该课题的研究、开发具有重要的理论和实践意义。
第二章ARM处理器
2.1ARM概述
ARM（AdvancedRISCMachines）处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算设计的第一款RISC微处理器。
更早称作AcornRISCMachine。
ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集。
一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。
ARM的Jazelle技术使Java加速得到比基于软件的Java虚拟机（JVM）高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。
CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。
ARM还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核（ETMS）系列。
ARM（AdvancedRISCMachines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。
1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。
目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。
全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。
2.3ARM处理器模式
ARM微处理器共有7种运行模式，如下表所示
处理器模式
说明
备注
用户模式（usr）
正常程序工作模式
不能直接切换到其他模式
系统模式（sys）
用于支持操作系统的特权任务
与用户模式类似，但具有可以直接切换到其他模式等特权。
快速中断模式（fiq）
支持高速数据输入及通道处理
FIQ异常响应时进入此模式
外部中断模式（irq）
通用的中断处理
IRQ异常响应时进入此模式
管理模式（svc）
操作系统使用的保护模式
系统复位和软件中断响应时进入此模式
数据访问终止模式（abt）
用于支持虚拟内存或存储保护
在ARM7TDMI中用处不大
未定义模式（und）
支持硬件协处理器的软件仿真
未定义指令异常响应时进入
除了用户模式外，其余6中模式称为非用户模式或特权模式，大多数应用程序运行在用户模式下。
当处理器运行在用户模式下时，正在执行的程序不能访问某些被保护的系统资源，也不能改变模式。
其中除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式，常用于处理中断或异常，以及需要访问受保护的系统资源等情况。
2.4ARM内部寄存器
ARM处理器共有37个寄存器。
其中包括：
31个通用寄存器，包括程序计数器（PC）在内，6个为态寄存器。
这些寄存器都是32位寄存器。
这些寄存器不能被同时访问，具体哪些寄存器被访问，取决于微处理器的工作状态机具体的运行模式。
2.5ARM流水线技术
流水线是RISC处理器执行指令时所采用的机制。
使用流水线可以在取下一条指令的同时译码和执行其他指令，从而加快了执行速度。
下图显示了采用流水线技术后指令的执行过程：
2.6ARM异常处理
当正常的程序执行流程发生暂时的停止时，称之为异常，例如处理一个外部的中断请求。
在处理异常之前，当前处理器的状态必须保留，这样当异常处理完成之后，当前程序可以继续执行。
处理器允许多个异常同时发生，它们将会按固定的优先级进行处理。
当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作：
进入异常处理的基本步骤：
1.将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。
将CPSR复制到相应的SPSR中。
2.根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。
3.强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。
如果异常发生时，处理器处于Thumb状态，则当异常向量地址加载入PC时，处理器自动切换到ARM状态。
ARM微处理器对异常的响应过程用伪码可以描述为：
1.R14_=ReturnLink
2.SPSR_=CPSR
3.CPSR[4:
0]=ExceptionModeNumber
4.CPSR[5]=0；当运行于ARM工作状态时
5.If==ResetorFIQthen；当响应FIQ异常时，禁止新的FIQ异常
6.CPSR[6]=1
7.PSR[7]=1
8.PC=ExceptionVectorAddress
异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：
a）将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。
b）将SPSR复制回CPSR中。
c）若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。
第三章NE-STR750开发平台
3.1NE-STR750开发板简介
NE-STR750开发学习板是基于ARM7TDMI内核的STR750F微控制器的开发平台。
基于高效、灵活和开放的设计，它使得用户可以轻松快速地掌握该系列微控制器的各种外设以及其他的特性。
NE-STR750开发学习板具有丰富的外部设备接口，包括RS-232连接器、操纵杆、USB接口、和CAN总线接口等。
NE-STR750开发学习板内嵌ST-Link硬件仿真器，使得它可以支持ST公司出产的基于ARM7和ARM9的各个系列微控制器的仿真与调试。
整个开发学习板使用简单，最少只需一根USB线就可以完成项目开发的仿真与调试。
此外，这个开发板还向外扩展了20针的JTAG口，因此它还可以用于其他微处理器的应用，大大扩张了它的应用范围。
3.2NE-STR750开发板的硬件资源
NE-STR750开发学习板硬件资源有很多，这个项目中用到的硬件资源主要有：
（1）5V或3.3V供电选择。
（2）供电方式：
可通过内嵌ST-Link仿真器供电或USB端口供电。
（3）NE-STR750核心微控制器为STR750FV2T6。
（4）主时钟振荡器4MHz和32kHz振荡器。
（5）RTC实时钟。
（6）1个RS-232DB9连接插座。
（7）一个B型USB插座。
（8）RESET按键（KEY1）。
（9）2个GPIO按键，包括KEY2、KEY3。
（10）两位八段LED数码管。
（11）4个LED发光管（LD1、LD2、LD3和LD4）。
（12）一路电位器输入模拟信号。
（13）五方向开关量输入摇杆，包括左、右、上、下和选择键。
3.3NE-STR750开发板的原理图
熟悉整个开发板的原理图有助于我们更好的完成这个项目，其中主要的电路图有电源电路的设计、震荡和复位电路、USB接口电路。
控制器STR75xF芯片的引脚图如下：
3.3.1电源电路设计
电源是整个系统正常工作的基础，设计的电源电路必须满足系统对该电路性能指标的要去，NE-STR750核心部分需要3.3V电压，外围部件也是3.3V。
电路图如下：
3.3.2晶振和复位电路
晶振电路为微处理器及其他电路提供工作时钟，是系统必需的电路，开发板使用4MHZ晶振作为主时钟振荡器，为微控制器提供时钟，经过锁相环倍频后为外设提供时钟，最高可达64MHZ；NE-STR750开发板还提供一个32KHZ的晶体为内嵌的RTC提供时钟；另外还有一个48MHZ的振荡器为USB提供时钟。
晶振电路如下所示：
复位电路主要是完成系统上电复位或者系统在运行时手动按下复位键的复位功能，本系统采用的复位电路如下：
3.3.4USB接口电路
USB外设实现全速USB2.0总线和APB总线之间的接口。
该开发板可以通过USB接口提供5V直流电，其电路图如下所示。
第四章集成开发环境的介绍及嵌入式编程方法
4.1IAREmbeddedWorkbenchforARM简介
IAREmbeddedWorkbenchforARM是IARSystems公司为ARM处理器开发的一个集成开发环境（IAREWARM）。
移交其他的ARM开发环境，看IAREWARM具有入门易，使用方便和代码紧凑等特点。
IAREWARM中包含一个全软件模拟程序（Simulator）用户不需要任何硬件支持就可以模拟各种ARM内核、外部设备甚至中断的软件运行环境。
IAREmbeddedWorkbenchforARM集成开发环境包括工程管理器、编辑器、编译链接工具和支持RTOS的调试工具，再该环境下可以使用C/C++和汇编语言方便地开发嵌入式应用程序。
IAREWARM的主要模块如下：
●工程管理器；
●功能强大的编辑器
●高度优化的IARARMC/C++Compiler;
●IARARMAssembler;
●1个通用的IARXLINKLinker；
●IARXAR和XLIB建库程序和IARDLIBC/C++运行库;
●IARC-SPY调试器（先进的高级机语言调试器）;
●命令行实用程序。
IAREWAM软件的特点
①EWARM4.42版基本特点
●完善的ARM内核支持
●更加客户化地提供芯片级的支持
●进一步改进了编译器速度优化，重写了的浮点运算库
●对更多嵌入式操作系统的支持
●调试器的增强功能
②EWARM软件在芯片级支持方面的特色
●完备的各厂商ARM处理器的C/C++和汇编语言外设寄存器定义文件
●大量适合于嵌入式代码的编程语言扩展特性，包括存储器关键字，本征函数，中断函数，存储器映射I/O等
●针对评估板的例程，包含IAR、AnalogDevices、AijiSystem、ARM、Atmel、CirrusLogic、
●Freescale、Keil、OKI、Olimex、Pasat、Philips、Phytec、ST和TI等厂家的开发板
●支持ARM或Thumb模式下大至4G字节的应用程序
●每个函数都能选择在ARM或Thumb模式下编译
●可生成VFP向量浮点协处理器代码
●支持AnalogDevices、Atmel、Freescale、OKI、Philips、ST和TI等厂商的ARM处理器的
●FlashLoader程序
●支持ARMAngelDebugmonitor
③EWARM编译器的软件特色
●先进的通用编译器优化和针对特定处理器的速度优化及存储器优化功能
●轻量运行库，用户可以根据需要自行配置，提供全部源代码
●灵活的存储器控制，允许详细地为代码和数据分配地址
●去除不需要的函数和变量
●C/C++变量和函数连接时全局类型检查
●可选的校验和生成功能，用于运行时映象校验
●自动将代码和数据放置到非连续的存储器区域
●强大的可重定位宏汇编器，支持丰富的命令集和操作符
下图分别为IAREmbeddedWorkbench的启动界面和主界面：
图：
启动界面
图：
开发环境主界面
4.2嵌入式编程
4.2.1嵌入式编程简介
嵌入式系统软件编程主要由汇编语言或高级语言（如C/C++、Java）完成。
在资源有限的嵌入式系统中，汇编语言的使用是必不可少的。
在嵌入式软件开发中应尽可能少地使用汇编语言，而改用移植性好的高级语言（如C语言）进行开发高级语言能有效地提高应用软件的可移植性和可重用性。
4.2.2板级支持包的使用
1.关于STR75X函数库
STR75X函数库是一个包涵所有的标准STR75X外设的软件包。
你可以在应用程序中使用任何STR75X设备，而不需要深入的了解每个外设的规格，因此，应用此函数库，你可以节约很多时间，从而将精力花在应用程序的开发中。
软件包在一个zip文件包里，解压后的文件夹“STR75xStdLib\StdLib”包涵如下子文件。
该文档包括了每一个外设的子文件，对如何使用外设，最低需要的文件集的一个典型例子如下：
Readme.txt：
一个描述例子和怎样使用的简短的文本文件。
75x_conf.h:
配置外设是否使用的头文件。
75x_it.c:
中断函数的源文件（这些函数体可能是空的，或者未被使用）
Main.c:
例子程序
一下两个目录包含所有子目录和文件，形成了核心库
⏹inc子目录包含的软件库的头文件，用户不需要进行修改
-75x_type.h:
包含的所有其他文件中使用的通用数据类型和枚举
-75x_map.h:
包含的外设存储器映射寄存器中的数据结构
-75x_lib.h:
主头文件，包括所有其他头
-75x_ppp.h:
包含的函数原型，数据结构和枚举
⏹src子目录包含的软件库源码、用户不需要进行修改
-75x_ppp.c:
包涵了每个外设的函数体
2.软件架构和文件描述
软件架构：
将一个硬件分为三个层次由下到上分别为硬件层、硬件抽象层、应用层。
其中硬件抽象层是软件架构的核心。
具体如下图：
每一个外设有一个源文件75x_ppc.c和头文件75_ppp.h.75x_ppc.c文件包涵所有与外设相关需要用的函数。
一个内存映射文件75x_map.h提供所有外围设备的寄存器结构，此文件包含了所有的开发和调试模式寄存器声明。
一个头文件75x_lib.h包涵了所有的外设的头文件。
这是唯一需要在用户的应用程序被包涵的文件，以便与函数库进行对接。
以下表格列举和描述软件库中使用了不同的文件。
文件名
功能描述
75x_conf.h
75x_conf.h是目标板系统的配置文件。
用户应根据目标板上使用到的芯片资源定制自己的项目配置文件，方法是删除所使用设备对应的定义前的注释符（//）。
75x_it.c
75x_vect.s生成中断向量表，即INTVEC段。
75x_it.c存放中断服务程序，该文件只列出函数框架，用户根据需要填写服务程序内容。
75x_map.h
在75x_map.h文件中以结构体的形式定义片上外部设备的控制、状态和数据寄存器。
75x_lib.c
75x_lib.c根据用户的配置文件（75x_conf.h）自动初始化目标系统启用的外设指针。
75x_lib.h
75x_lib.h根据用户的配置文件（75x_conf.h）包含需要访问的头文件
75x_type.h
75x_type.h公共声明文件，他包涵了所有外设的用到的公共类型和常量
75x_ppp.c
75x_ppp.h他是ppp设备控制文件（这里的ppp值得是外设，如TM）所需的要的子函数
75x_ppp.h
75x_ppp.h是ppp外设的头文件，包括ppp设备的功能以及在这些功能中使用的所有变量的定义。
main.c
用户自己编写的部分
3.怎样使用软件库
这一小节主要介绍怎么一步一步的配置和初始化一个外部设配PPP。
⏹在你的主程序文件中什么一个PPP_InitTypeDef的结构，例如：
PPP_InitTypeDefPPP_InitStructure;
这个PPP_InitStructure是一个被转载入内存的变量，通过这个变量你可以初始化一个或者多个外部设备;
⏹填充PPP_InitStructure变量所需的值。
方法如下：
整个结构的配置：
在这种情况下，你应该进行如下：
PPP_InitStructure.member1=val1;
PPP_InitStructure.member2=val2;
PPP_InitStructure.memberN=
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