基于A(yíng)RM-LINUX的物流復檢系統設計

摘要：分揀環(huán)節在現代物流中的作用顯得尤為重要。為了確保分揀的準確度，提出了一種基于ARM-LINUX的物流復檢系統設計方案。該系統采用主控節點(diǎn)和終端節點(diǎn)的主從架構方式，終端節點(diǎn)和主控節點(diǎn)通過(guò)CAN總線(xiàn)互聯(lián)，通過(guò)在終端節點(diǎn)上采用ARM-LINUX結構和接收終端節點(diǎn)上的條碼數據來(lái)達到處理比對條碼數據庫信息的目的。實(shí)際應用表明，該復檢系統能夠保證分揀機構精準高效運行，測試時(shí)達到了設計的要求。

關(guān)鍵詞：主控節點(diǎn);終端節點(diǎn);CAN;ARM-LINUX

隨著(zhù)電子商務(wù)的快速發(fā)展，物流的重要性也日益凸顯，而分揀環(huán)節在物流系統中是十分關(guān)鍵的。因此，要有效的保證分揀機構的精準高效運行。目前分揀的識別方式主要靠條形碼識別，通過(guò)光電開(kāi)關(guān)觸發(fā)條形碼掃描設備等捕獲條形碼信息，然后由光電開(kāi)關(guān)信號以及延時(shí)控制分揀機完成最終的分揀。但是由于光電開(kāi)關(guān)的靈敏度，貨物的位置以及條形碼粘貼的質(zhì)量等原因，會(huì )造成物流成本的增加和物流效率的降低，給企業(yè)造成嚴重的損失。

可見(jiàn)，提高物流分揀的準確度變得尤為重要。為了解決分揀系統中的分揀錯誤，提高物流的效率，在做了需求分析的基礎上，提出了一種基于A(yíng)RM-LINUX的物流復檢系統設計方案。該復檢系統能夠提高物流分揀的準確度，解決系統的分揀錯誤。

1 總體設計

該復檢系統通過(guò)將安放終端節點(diǎn)在分揀系統的各個(gè)出線(xiàn)口，通過(guò)CAN總線(xiàn)將各個(gè)終端節點(diǎn)與主控節點(diǎn)進(jìn)行通信，通過(guò)以太網(wǎng)主控節點(diǎn)可以訪(fǎng)問(wèn)遠端數據庫服務(wù)器，圖1所示即是整個(gè)復檢系統的架構。終端節點(diǎn)采用的是居于Cortex—M3內核架構的STM32F103RBT6處理器，移植RT-Thread作為軟件平臺，通過(guò)RS232接口獲取激光掃碼頭讀取到的一維條碼，然后由接口將條碼上報到主控節點(diǎn)，利用不同的CAN數據包ID號來(lái)標識不同的下線(xiàn)口號。主控通過(guò)CAN總線(xiàn)得到不同下線(xiàn)口所對應的終端節點(diǎn)上報的條碼信息后，通過(guò)以太網(wǎng)查詢(xún)局域網(wǎng)內的數據庫服務(wù)器，并將所查詢(xún)項標識為已查詢(xún)。在查詢(xún)完數據庫之后，主控節點(diǎn)需要根據結果刷新圖形界面的顯示，發(fā)出報警信號，并通知分揀系統的控制系統分揀出錯以實(shí)現聯(lián)動(dòng)。

主控節點(diǎn)還要將查詢(xún)結果返回給對應的終端節點(diǎn)，由其來(lái)控制下線(xiàn)口的輸送裝置，執行相應的動(dòng)作，比如伸縮皮帶機的運停。

2 終端節點(diǎn)的設計

2.1 終端節點(diǎn)的硬件設計

終端節點(diǎn)被安裝在分揀系統的末端，可以根據實(shí)際下線(xiàn)口數配置多個(gè)。終端節點(diǎn)主要負責采集前期分揀后貨物的條碼信息，然后再通過(guò)CAN總線(xiàn)上傳給主控節點(diǎn)。系統結構框圖如圖2所示，它顯示了終端節點(diǎn)主要的硬件模塊，STM32處理器負責控制各個(gè)模塊，對于終端接口使用的STM32F103RBT6，為了使其正常工作，至少應具備供電電路、復位電路、時(shí)鐘電路、電源濾波電路、JTAG程序調試下載電路以及啟動(dòng)模式選擇電路這幾個(gè)部分。STM32需要3.3 V供電，而條碼掃描器和CAN物理層驅動(dòng)器需要5 V供電，供電模塊的任務(wù)就是為系統提供穩定優(yōu)質(zhì)的電源。條碼掃描器使用高速率高精度的激光條碼掃描器，它在下線(xiàn)口處重新采集分揀系統分揀后貨物的條碼信息，通過(guò)RS232總線(xiàn)發(fā)送給STM32處理器。CAN模塊是為了和主控節點(diǎn)取得可靠的通信，傳輸終端節點(diǎn)上傳的條碼等信息以及主控節點(diǎn)發(fā)送的控制信息，CAN接口設計如圖4所示。皮帶機模塊是為了根據主控節點(diǎn)發(fā)送的控制信息控制下線(xiàn)口出皮帶機的運行。無(wú)線(xiàn)模塊和數據采集模塊是為了擴展系統的功能，無(wú)線(xiàn)模塊可以輔助人工控制皮帶機，方便操作人員;數據采集模塊可以幫助采集末端設備工作狀態(tài)、環(huán)境溫度等信息。

2.2 RT-Thread在STM32F103RBT6上的移植

RT-Thread采用模塊化設計，不儀儀包禽一個(gè)穩定高效的實(shí)時(shí)內核，更是一套完備的嵌入式系統軟件平臺。移植過(guò)程中采用ARM公司推出的RealView MDK作為系統的開(kāi)發(fā)工具。目前RealView MDK已經(jīng)集成了業(yè)內最領(lǐng)先的技術(shù)，囊括了Vision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境以及RealView編譯器。支持最新的Cortex—M3核處理器，集成Flash燒寫(xiě)模塊，配有Simulation設備模擬，性能分析等功能，使之十分適合RTOS的開(kāi)發(fā)。

2.3 CAN接口程序設計

為了使CAN模塊能夠正常工作，還要對其編程來(lái)控制其完成指定的任務(wù)。對CAN的控制通過(guò)對其一系列的寄存器的操作來(lái)完成，為了方便對寄存器組的操作，按照各個(gè)寄存器在內存中的相對地址定義了一個(gè)結構體CAN_TypeDef，將CAN寄存器組基地址CAN_BASE強制類(lèi)型轉換為

(CAN_TypeDef*)指針后宏定義為CAN，然后通過(guò)CAN指向CAN_TypeDef結構的成員來(lái)訪(fǎng)問(wèn)CAN控制器的相關(guān)寄存器。在硬件復位以后，CAN控制器進(jìn)入休眠模式以節省電能。為了正常使用CAN，就需要對其進(jìn)行初始化，對CAN的初始化需要在初始化模式中進(jìn)行，通過(guò)對CAN->MCR的INRQ位編程為1來(lái)進(jìn)入初始化模式，與此同時(shí)硬件會(huì )置位CAN->MSR的INAK來(lái)應答。在完成初始化后，復位CAN->MCR的INRQ位，在CAN與總線(xiàn)取得同步后，進(jìn)入正常模式。正常模式中就可以完成報文的正常收發(fā)。為發(fā)送報文，首先要查詢(xún)CAN-TSR寄存器，選擇一個(gè)空的郵箱，設置標識符，數據長(cháng)度，和待發(fā)送數據，然后將TXRQ置位來(lái)請求發(fā)送。由條碼掃描器通過(guò)串口發(fā)送過(guò)來(lái)的條碼格式為ASSIC碼，并且條碼長(cháng)度也有差異，而一個(gè)CAN數據報文最多發(fā)送八個(gè)字節的數據，所以要分多次發(fā)送，最后在條碼數據的結尾加入‘/r’和‘/n’字符表示一次完整的條碼傳輸。

2.4 系統應用程序的設計

在完成RT-Thread到STM32F103RBT6目標平臺的移植之后，接下來(lái)的工作就是開(kāi)發(fā)系統應用程序，來(lái)實(shí)現所需要的功能。應用程序開(kāi)發(fā)的第一步就是完成相關(guān)硬件或者外設的初始化。存RT-Thread中，相關(guān)的初始化工作可以有兩種方法來(lái)完成。一種是同一的在board.c文件中編寫(xiě)對應模塊的初始化函數，并將其放在rt_hw_board_init函數內調用。另一種方式是放在線(xiàn)程函數中完成。然后進(jìn)行應用線(xiàn)程的開(kāi)發(fā)，采用多線(xiàn)程技術(shù)可以以較小的系統開(kāi)銷(xiāo)，降低應用程序開(kāi)發(fā)的復雜度，提高系統的可靠性。RT-Thread以線(xiàn)程為最小的調度單位，采用基于優(yōu)先級的全搶占式調度算法。針對本應用，創(chuàng )建了CAN線(xiàn)程、barcode線(xiàn)程、daemon及deal線(xiàn)程這四個(gè)主要線(xiàn)程，并通過(guò)線(xiàn)程問(wèn)同步和通信方法進(jìn)行它們之間的協(xié)調。