以嵌入式ARM處理器為核心的物流管理無線PDA終端系統(tǒng)設計

科技的發(fā)展帶來了物流業(yè)的巨大變化，從機械化向自動化、智能化發(fā)展。我國物流業(yè)起步較晚，目前還處于人工管理或半自動管理狀態(tài)，效率不高。隨著物流業(yè)的發(fā)展，倉儲規(guī)模不斷擴大，貨物種類不斷增多，帶來一系列連鎖反應，導致傳統(tǒng)的物流業(yè)日漸吃力。

設計將嵌入式擴展技術系統(tǒng)應用于物流控制領域，采用嵌入式處理器以及豐富的外圍擴展接口，用液晶觸摸屏顯示貨物信息，實現了人機交互。結合條碼采集器，實現實時實地采集數據信息，并通過無線傳輸實時連接服務器數據庫；實現的功能有：貨物實時出入庫；實時查詢貨物信息及時調度；簡便快捷、避免人為錯誤、精簡人力、管理庫存、縮短繁雜程序、節(jié)省時間、提高服務質量等。

系統(tǒng)實現了一個倉儲物流管理系統(tǒng)，由上位機程序、單片機、無線通信模塊、PDA終端組成。上位機程序具有登錄、系統(tǒng)設置、個人信息修改、入庫登記、入庫瀏覽、出庫登記、出庫瀏覽、庫存登記、庫存瀏覽和查詢等功能。

同時PDA終端具有登錄、入庫、出庫、查詢的功能。貨物、管理員及存貨人信息全部通過條形碼掃描儀錄入PDA終端。通過觸摸屏進行人機交互。PDA終端通過無線通信模塊與上位機進行必要的數據交互。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由PC、MSP430單片機、RF24L01無線模塊、ARM處理器、觸摸屏、SD卡、條形碼掃描儀組成，如圖1所示。

2 PC上位機軟硬件設計

2.1 上位機軟件設計概述

系統(tǒng)應用于倉庫的物流管理，需要較好的應用程序界面，同時需要滿足跨平臺的要求，因而使用C#程序設計語言和Access數據庫，在Visual Studio 2010下使用。NET開發(fā)環(huán)境完成上位機程序及數據庫的設計NET環(huán)境具有良好的跨平臺性和優(yōu)秀的GUI界面交互能力。

上位機軟件主要實現的功能是組織和保存數據庫。系統(tǒng)管理員進行系統(tǒng)管理、個人信息修改、出庫、入庫、查詢以及處理PDA通過無線發(fā)送的處理請求。

2.2 上位機軟件總體架構

首先管理員登錄進入主界面，創(chuàng)建系統(tǒng)操作主線程。在本機可以實現系統(tǒng)沒置、個人信息更改、查詢、出庫、入庫和瀏覽等功能。同時創(chuàng)建副線程上，實現和MSP430的串口通信處理PDA發(fā)來的處理請求，和主線程的數據交互使用事件和委托技術。使用多線程可以避免處理下位機請求時造成GUI失去響應。軟件架構如圖2所示。

2.3 上位機通信程序模塊

上位機通過配置計算機串口，接收和發(fā)送單片機數據和請求。通過多線程和事件委托技術實現數據交互。

當串口收到單片機數據時，會在副線程引發(fā)事件，然后剮線程通過委托函數，將數據交給主線程處理，從而實現了PDA終端的登錄、入庫、出庫、查詢的請求，并通過串口將處理的結果發(fā)送給單片機，實現流程如圖3所示。

2.4 上位機操作模塊

上位機也可以實現系統(tǒng)管理、個人信息修改、出庫、入庫、查詢及瀏覽的功能。這是在主線程上接收用戶的操作，引發(fā)事件，從而執(zhí)行相應的響應函數。

2.5 系統(tǒng)數據庫設計

系統(tǒng)數據庫分為兩部分；數據庫使用Access數據庫；驅動使用ADO.NET.

一是管理員表，字段有用戶名“ID”,用戶密碼“PWD”,用戶角色“RoleName”,用戶真實名“RealName”,用戶聯系方式“Phon e”.主鍵為用戶“ID”.

二是貨物信息表單，字段有入庫編號“InID”,貨物條碼“MID”,入庫時間“InDate”,送存人“InDealer”,入庫管理員“InSav er”,備注“Remark”,出庫日期“OutDate”,領取人“OutDealer”,出庫管理員“OutSaver”,庫存狀態(tài)“IsOut”.主鍵為“InID”.

2.6 單片機軟件流程

單片機軟件主要有兩個功能：一是實現無線模塊RF24L01的發(fā)送和接收；二是實現和上位機的通信，框圖如圖5所示。

3 PDA端軟硬件設計

3.1 PDA端設計概述

PDA端以S3C6410高性能嵌入式處理器為核心硬件平臺，以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)。終端系統(tǒng)采用“硬件平臺+嵌入式操作系統(tǒng)+應用軟件”的系統(tǒng)架構來設計。硬件平臺以s3c6410為核心，采用核心板加主板的設計方式，并輔以必要的外圍電路。軟件部分包括嵌入式操作系統(tǒng)和驅動、應用軟件。采用模塊化的設計，GUI界面采用QT/E進行設計，實現了3D效果。應用軟件將條形碼掃描槍得到的數據處理后，通過無線模塊與上位機進行數據交互，完成操作員登錄、貨物入庫、出庫、查詢等功能。圖6為PDA端簡單的軟硬件框圖。

3.2 軟件設計

系統(tǒng)選用Linux操作系統(tǒng)的原因是其在嵌入式方面有著低成本、易移植、內核可裁剪、穩(wěn)定高效等優(yōu)勢。

設計采用Linux2.6.36.2的內核，調試階段使用NFS（網絡文件系統(tǒng)）方便調試，調試結束使用cramfs的形式將文件系統(tǒng)燒錄到NAND Flash中。GUI界面使用嵌入式QT平臺進行編寫。

PDA端的軟件設計主要包括QT應用程序，C語言程序和內核模塊3個層面。內核模塊程序主要是對ARM開發(fā)板GPIO口的驅動，實現了對GPIO口12個引腳的讀寫操作的封裝。C語言程序使用交叉編譯工具arm-linux-gcc編譯，通過調用內核模塊中的內容，實現了條形碼掃描槍和nRF24L01無線模塊的驅動，以供QT應用程序調用。QT應用程序通過外部調用相應的C語言程序，實現了對條形碼掃描槍和nRF24L01無線模塊兩個模塊的控制。并使用3D的主界面實現與用戶的交互。系統(tǒng)工作流程圖如圖7所示。

3.3 硬件驅動設計

系統(tǒng)的硬件驅動主要包括nRF24L01無線模塊和條形碼掃描槍兩個部分：條形碼掃描槍使用PS/2協議，通過ARM開發(fā)板的GPIO口實現與ARM處理器的交互；nRF24L01使用SPI協議，通過ARM開發(fā)板的GPIO口實現與ARM處理器的交互。通過與上位機協定好的通信格式，實現與上位機的通訊。

4 結束語

系統(tǒng)采用嵌入式ARM處理器，功能強大、外圍借口豐富，可實現多種功能，并有無線收發(fā)模塊，可以實現采集信息在PDA端和主機之間的交換，實時查詢貨物信息，方便數據處理。嵌入式移動無線PDA終端的誕生改進了物流盤點的繁雜程度和數據的實時性，使調度和管理更加精確。將條碼掃描儀與移動PDA的巧妙結合，實現了集數據采集、數據處理、數據顯示、數據修改等功能于一體的移動終端。與其他設備相比較，具有面向物流、簡便、小巧的特性，功能強大，可以隨時隨地采集數據、傳輸數據、查詢數據，使物流數據實時化、調度及時、錯誤減少、人力物力遞減。