AT91RM9200在嵌入式稅控POS系統中的應用

摘 要:首先介紹并分析了我國稅控POS產(chǎn)業(yè)的現狀及存在問(wèn)題，并以目前市場(chǎng)條件下共有的突出技術(shù)問(wèn)題為重心，加以詳細闡述；然后在技術(shù)層面從硬件和軟件兩個(gè)角度進(jìn)行了細致方案選型及可性行分析；最后定位以ARM結構體系處理器為核心的嵌入式稅控POS解決方案。同時(shí)還從實(shí)際應用角度，對我國稅控POS產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢做了分析和預測。
關(guān)鍵詞: ARM，Linux，稅控POS，嵌入式解決方案

1 引 言
據賽迪顧問(wèn)統計，全國將有300～500萬(wàn)臺的市場(chǎng)裝機總容量及相關(guān)稅務(wù)接口軟硬件、配套設備、服務(wù)和培訓等市場(chǎng)需求，會(huì )形成至少300～400億元的巨大市場(chǎng)。然而，整個(gè)稅控收款機市場(chǎng)急待解決的問(wèn)題還不少。

稅控POs概念在我國提出雖已有幾年時(shí)間，但其現有方案總體技術(shù)含量較低，如今各商家的產(chǎn)品基本已趨于同質(zhì)化。這一現象非常不利于行業(yè)的發(fā)展．淡化了人們對該行業(yè)發(fā)展的期望。分析其原因，有來(lái)自企業(yè)自身的自主創(chuàng )新能力缺乏，也有來(lái)自產(chǎn)業(yè)鏈的上下游廠(chǎng)商配合力度不夠，甚至還有來(lái)自我國相關(guān)行業(yè)的法律法規相對滯后和不夠完善。所有這些問(wèn)題，都嚴重影響著(zhù)我國稅控POS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 方案需求分析
對于一個(gè)目標系統應用的方案選型，應考慮安全性能、知識產(chǎn)權、產(chǎn)品多元化和服務(wù)專(zhuān)業(yè)化等多種問(wèn)題，但更主要的還是基于如下考慮：

首先，不論從硬件實(shí)現角度還是從軟件實(shí)現角度來(lái)看，稅控POS系統都是非常復雜的體系。不同于通常的POS終端，稅控POS系統不但要滿(mǎn)足如今社會(huì )信息化的各種要求，還要能滿(mǎn)足我國現階段對稅源監控的嚴格要求。

其次，嵌入式ARM處理器集成度等方面的獨特優(yōu)越性和相對低廉的價(jià)位，也是我們選擇用它來(lái)實(shí)現稅控POS系統的重要根據。

再者，嵌人式稅控POS系統是一套智能且復雜的稅控體系，很難再用單片機那樣功能單一的處理器來(lái)實(shí)現。即使用單片機可以做到，那么不論在系統實(shí)現的成本上還是系統設計的復雜度上都要遠遠超過(guò)用32位架構的嵌人式處理器實(shí)現的模式。本文采取了全新的設計理念，即以高安全性的、32位架構的嵌入式處理器為核心，結合嵌入式Linux操作系統來(lái)完成。下面將對ARM處理器系列當中一款典型且性能優(yōu)異的嵌入式處理器AT91RM9200在稅控POS系統上的實(shí)現，給以詳細介紹。

3 方案設計與實(shí)現
3．1 系統設計架構與性能參數
AT91RM9200是一款最具代表性的基于A(yíng)RM920T核的嵌人式處理器，其總線(xiàn)架構接口模式如圖1所示。AT91 RM9200不但性能卓越，同時(shí)價(jià)格相對低廉，而且還是一款工業(yè)級微控處理器；其集成度也十分高，幾乎囊括了嵌入式應用領(lǐng)域內的各種主流接口。另一個(gè)重要參考因素，那就是方案應用定位。此稅控POs方案于設計之初，就已充分考慮了方案定位的典型性和普適性，沒(méi)有一味追求高端。同時(shí)，嵌人式系統設計的特點(diǎn)也告訴我們，應用系統設計不應一味追求高性能。作為嵌入式領(lǐng)域內的應用系統設計，應充分考慮系統應用的具體需要，充分利用軟硬件本身已有的各種資源，合理地定位系統選型。這樣才能更好地發(fā)揮嵌人式系統在設汁上的靈活性等優(yōu)勢。

表1為系統的性能參數。

3．2 系統軟硬件構成及實(shí)現

(1) 硬件構成

硬件設計上，在核心處理器AT91RM9200的基礎上，外擴了各種接口的專(zhuān)用芯片，如圖2所示。

其主要實(shí)現接口如下：

①稅控專(zhuān)用接口：稅控器的專(zhuān)用通道，是專(zhuān)為稅務(wù)部門(mén)有效控制稅收來(lái)源而設計和預留的；其靈活的模塊化設計，極大地方便了稅控器的功能升級和維護。

②網(wǎng)絡(luò )接口：具有智能糾錯功能的10／100 MHz自適應的高速以太網(wǎng)口設計，保證了數據傳輸的高效性和實(shí)時(shí)性。

③標準串行接口：提供3個(gè)2線(xiàn)串口、1個(gè)4線(xiàn)串口和1個(gè)8線(xiàn)串口來(lái)支持多種外設，如IC卡、磁條掃描、串行熱敏打印機和GPRS／CDMA無(wú)線(xiàn)通信模塊等。

④存儲卡接口：豐富的各類(lèi)存儲卡接口，包括USB Host、USB Device、CF卡和IDE硬盤(pán)等，可以實(shí)現大容量數據存儲。

(2) 軟件構成

采用的是一套標準的嵌入式Linux系統――ARM―Linux，其構件包括U boot(Boodoader)、zImage(Kernel)和Ramdisk(Filesystem)3個(gè)主體部分。其中：

①Bootloader:系統啟動(dòng)時(shí)第一時(shí)間執行的一段代碼；在功能上類(lèi)似PC機上的BIOS系統。應用系統主要靠它來(lái)完成系統的安裝和調試等任務(wù)；在整個(gè)系統設計過(guò)程中，BootLoader是與具體硬件結合最緊密的部分，其實(shí)現主要為匯編語(yǔ)言。

②Kernel：整個(gè)應用系統的核心，它負責統一調度和管理系統上的所有資源；系統啟動(dòng)過(guò)程中，繼引導代碼之后進(jìn)一步初始化外設和系統配置。

③Filesystem：ARM―Linux系統下的重要組成部分，可以簡(jiǎn)單理解為系統下各種文件的有機組織結構；一般包臺系統以及其上應用程序運行時(shí)所需的各種庫文件和資源文件。

以上3部分的有機結合便構成了一個(gè)完整的ARM―Linux操作系統。實(shí)際應用時(shí)還須通過(guò)燒寫(xiě)器把它固化在一顆FLASH芯片上。

3．3 方案價(jià)值與特點(diǎn)

①高度安全性：首先，該方案在應用上是系統級的，整個(gè)系統設計是把上層應用納入系統一級實(shí)現的；其次，操作系統上選擇了以安全性著(zhù)稱(chēng)的Linux系統實(shí)現，再結合ARM處理器的各種數據保護機制的使用，有效地保證了稅控POS在數據采集、處理、存儲和傳送等過(guò)程中的高度安全性。

②穩定健壯性：采用最主流的ARM9處理器AT9lRM9200，主頻為200 MHz，性能高，功耗低，內置資源豐富，外圍電路設計簡(jiǎn)單，保證了生產(chǎn)的方便和穩定。采用QFP封裝的處理器取代BGA封裝，大大降低了整板的焊接成本，提高了整機的一次調測成功率。

③擴展靈活性：通過(guò)內置的兩個(gè)USBHost接口為產(chǎn)品的后續升級提供高度的擴展性，如USB無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡和LISB鍵盤(pán)、鼠標等輸人設備。

④多種存儲方式：提供擴展FLASH存儲，并支持IDE硬盤(pán)、電子盤(pán)、CF卡和U盤(pán)等存儲卡。

⑤多種通信方式：提供100 MFIz以太網(wǎng)，吞吐量可達60 Mbps以上。支持普通Modem撥號、GPRS／CDMA撥號和ADSL撥號上網(wǎng)。

⑥普適通用性：支持多種LCD屏及VGA顯示器，包括黑白屏和TFT真彩屏；分辨率可支持640480以上，并支持觸摸屏(800600)，滿(mǎn)足多種POS機應用需求。

⑦界面可自定義：提供基于嵌入式Linux操作系統的豐富的軟件資源，例如各種GUI API供客戶(hù)定制自己的u1界面；甚至產(chǎn)品外殼也可設計得非常小巧、精致。

⑧操作簡(jiǎn)易方便：支持PS2，以及USB標準鍵盤(pán)、鼠標，自定義小鍵盤(pán)和觸摸屏等。

4 稅控POS發(fā)展趨勢

各種嵌入式稅控POS不斷推陳出新，具有無(wú)線(xiàn)功能的手持終端POS也已開(kāi)始應用。隨著(zhù)我國網(wǎng)絡(luò )納稅的興起，過(guò)不了多久，嵌有功能更強大的并網(wǎng)納稅管理系統的稅控POS產(chǎn)品將會(huì )發(fā)展起來(lái)。屆時(shí)整個(gè)稅控POS系統不再是單一的POS終端，而是一套網(wǎng)絡(luò )化、系統化、智能化的稅控P0S設備。這類(lèi)POS終端很可能先出現在一些高檔的餐飲、娛樂(lè )等場(chǎng)所，然后逐步普及開(kāi)來(lái)。因此，未來(lái)幾年時(shí)間內，稅控P0S的發(fā)展應該是更多地向更高的信息化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化方向不斷推進(jìn)。

5 結束語(yǔ)

目前，此方案已通過(guò)國家相關(guān)部門(mén)的嚴格測試和認證，并已實(shí)現量產(chǎn)。事實(shí)證明，基于ARM結構體系的嵌入式稅控POS解決方案，優(yōu)勢是十分明顯的，同時(shí)也是十分成功的。為此，要感謝ARM公司及其合作伙伴給我們提供了如此性能卓越的微控制器／微處理器；更令人振奮的是，ARM公司及其合作伙伴一直快速、穩健地推出適用于各種場(chǎng)合的ARM架構核與微控制器／微處理器。我們有理由相信ARM體系結構處理器在中國市場(chǎng)的普及和推廣必將帶動(dòng)我國稅控POS等電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。