浅析基于ARM和Zigbee的无线点餐系统

来源 :学校教育研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huodong004
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  一、系统方案选择
  系统有三部分组成:ARM手持点餐终端、ZigBee无线网络、ARM显示终端。
  1.ARM手持点餐终端
  以ARM嵌入式处理器为核心,通过串口与ZigBee终端节点相连。对触摸屏点餐数据进行实时采集,通过ZigBee网络协议构成的星形无线网络传输点餐数据;客户或服务员通过点击ARM手持点餐终端的触摸屏即可选择菜肴,触摸屏显示菜肴信息,可供客户任意选择;同时点击触摸屏可查看或更改已点菜肴。
  2.ZigBee无线网络
  主要有ZigBee模块构成。系统的ZigBee无线网络主要包括协调器、终端节点。ZigBee协调负责建立网络,管理整个系统 ;ZigBee终端节点负责采集数据。
  3.ARM显示终端
  以ARM嵌入式处理器为核心,通过串口与ZigBee协调器相连。协调器实时接收无线网络数据,通过串口发送数据到ARM显示终端,ARM显示终端收到数据后,处理并通过液晶显示数据信息,即客户所点菜肴。
  二、系统硬件设计
  ARM硬件设计。
  该部分所采用的处理芯片是三星公司的S3C2440A,S3C2440A是Samsung公司推出的一款16/32位RISC的ARM微处理器,它的小尺寸特性为手持设备和其他普通应用提供了低价格、低功耗、高性能的解决方案。S3C2440A采用了ARM920T的内核,0.13um的CMOS标准宏单元和存储单元。其低功耗,简单,优雅,且全静态设计特别适合对于成本和功率敏感型的应用。它采用了新的总线架构Advanced Micro controller Bus Architecture(AMBA)。
  S3C2440A的突出特点是其核心处理器(CPU),是一个由Advanced RISC Machines 有限公司设计的16/32位ARM920T的RISC处理器。ARM920T实现了MMU(内存管理单元)、AMBA BUS和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache,每个都是由具有8字长的行组成。通过提供一整套完整的通用系统外设,S3C2440A可以有效减少整体系统成本,并无需配置额外的组件[8]。S3C2440A集成了以下片上功能。
  ●1.2V内核供电,1.8V/2.5V/3.3V存储器供电,3.3V外部I/O供电,具备16KB的I-Cache和16KB的D-Cache/MMU微处理器
  ●外部存储控制器(SDRAM控制和片选逻辑)
  ●LCD控制器(最大支持4K色STN和256K色TFT)提供1通道LCD专用DMA
  ●4通道DMA并有外部请求引脚
  ●3通道UART(64字节TxFIFO和64字节RxFIFO)
  ●2通道SPI
  ●1通道IIC-BUS接口(多主支持)
  ●1通道IIC-BUS音频编解码器接口
  ●AC97解码器接口
  ●兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版
  ●2端口USB主机/1端口USB设备(1.1版),集成了USB控制器
  ●4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器
  ●8通道10比特ADC和触摸屏接口,集成了ADC和触摸屏控制器
  ●具有日历功能的RTC
  ●相机接口(最大4096*4096像素的投入支持,2048*2048像素的支持,支持缩放)
  ●130个通用I/O口和24通道外部中断源
  ●具有普通,慢速,空闲和掉电模式
  ●具有PLL片上时钟发生器
  本设计中,虽然选用了S3C2440作为ARM显示终端、ARM手持点餐终端的核心处理器,但只用了它的几个简单功能:串口通信、LCD显示、ADC采集,并且S3C2440集成了强大的片上功能,所以本设计不需要复杂、完整的ARM应用电路,只需在ARM最小系统外围添加所需电路即可,从而也降低了系统成本。本文采用ARM核心板加底板构成所需ARM模块,其中核心板集成了一个ARM最小系统,底板则是用户所需电路。ARM最小系统(核心板)它主要有下几部分组成。
  CPU/ARM芯片(S3C2440A);
  电源电路、复位电路,晶振电路;
  存储单元(FLASH和SDRAM);
  JTAG调试接口。
  用户指示灯。
  三、系统软件设计
  1.ZigBee数据传输软件设计
  ZigBee通信协议采用分层结构,节点通过在不同层上的特定服务来完成所要执行的各种任务。本系统采用TI提供的ZigBee2006协议栈Z-Stack,在IEEE 802.15.4标准物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)基础上增加了网络层、应用层和安全服务规范,是一种较好的无线传感网络组建方案。ZigBee设备类型按网络功能分为三种:协调器、路由器、终端。由于本系统采用网状网网络拓扑结构,所以三种都存在。协调器包含所有的网络消息,存储容量最大、计算能力最强。它的功能是发送网络信标、建立网络、管理网络节点、存储网络节点信息、收发信息、从节点被初始化为无信标网络中的终端设备。上电复位后,即开始搜索指定信道上的网络协调器,并发出连接请求。建立连接成功后,从节点将得到一个16位的网络短地址,并采用非时隙CSMA-CA机制,通过竞争取得信道使用权,各终端节点的实时读取和自己相连的串口数据,经过路由节点向主节点发送数据。主节点收到数据包后,液晶显示节点电池电量,同时通过串口给ARM发送数据,ARM接收到数据后显示在触摸屏上。
  2.ARM液晶显示软件设计
  ARM显示终端在本设计中,主要的功能是接收协调器串口输出的客户点餐数据信息、处理数据信息并在LCD上显示。
  本产品的设计全过程,可以让我们初步了解ARM基本原理和應用,也让我们初步掌握ARM触摸屏的使用方法,同时也使我进一步弄懂了ZigBee协议,提高ZigBee应用于技术的实践操作技能,掌握ARM、ZigBee系统设计、研制的方法,培养利用ARM和ZigBee进行科技革新、开发和创新的基本能力。
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