基于Linux平臺上S3C2440的物流配送系統設計

　　1 相關(guān)核心技術(shù)概述

linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）

　　1.1 移動(dòng)定位技術(shù)

　　目前的移動(dòng)定位技術(shù)已經(jīng)非常成熟，最主要的有3類(lèi)：

　?、?利用衛星進(jìn)行后方交匯的定位技術(shù)， 即GPS(Global Positioning System，全球定位系統)，是由美國建立的一個(gè)衛星導航定位系。利用該系統，用戶(hù)可以在全球范圍內實(shí)現全天候、連續、實(shí)時(shí)的三維導航定位和測速;另外，還能夠進(jìn)行高精度的時(shí)間傳遞和精密定位。

　?、?利用移動(dòng)通信技術(shù)提供位置服務(wù)的定位技術(shù)，即CellID (Cell Identification，小區識別碼)，通過(guò)識別網(wǎng)絡(luò )中哪一個(gè)小區傳輸用戶(hù)呼叫，并將該信息翻譯成緯度和經(jīng)度來(lái)確定用戶(hù)位置，從而實(shí)現定位。確保終端在GPS定位失去信號的情況下, 保持最低限度的定位信息的提供。CellID方式在城市及人口密集區域能提供相對高的精度, 與GPS在城市高層建筑、林蔭道、地下隧道等遮蔽情況下性能降低形成較好的互補。由于GSM(Global System for Mobile Communications，全球移動(dòng)通信系統)相對于CDMA具有更小的小區半徑, 因此具有相對較高的CellID定位精度。

　?、?利用射頻設備記錄位置的定位技術(shù)，即RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)。通過(guò)讀取用于標識地理坐標的標簽數據來(lái)獲取定位信息。其定位精度僅取決于標簽存儲定位信息的精確性, 理論上可以達到任意高精度。RFID可用于倉庫、碼頭等需要高精度定位信息的場(chǎng)所,來(lái)提供定位信息和其他輔助功能。RFID現在廣泛用于公交報站系統，公交車(chē)上的設備檢測到站點(diǎn)的射頻設備后就自動(dòng)報站，免去了公交司機到人工開(kāi)啟開(kāi)關(guān)報站的麻煩。

　　本文在物流配送網(wǎng)絡(luò )中采用GPS輔助定位系統(GPS十CellID+RFID三者結合)的定位技術(shù),以保證在任何時(shí)刻都能達到比較好的精度。

　　1.2 移動(dòng)終端通信技術(shù)

　　目前，常用的移動(dòng)終端技術(shù)主要包括藍牙技術(shù)、GPRS接入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、構筑在GPRS基礎上的無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)等。

　　藍牙技術(shù)是一種支持設備短距離通信(一般10 m內)的無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。藍牙采用分散式網(wǎng)絡(luò )結構以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4 GHz ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫學(xué))頻段。其數據速率為1 Mbps，采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現全雙工傳輸。

　　GPRS技術(shù)是一種新的GSM數據業(yè)務(wù)，它可以給移動(dòng)用戶(hù)提供無(wú)線(xiàn)分組數據接入服務(wù)。GPRS主要是在移動(dòng)用戶(hù)和遠端的數據網(wǎng)絡(luò )(如支持TCP/IP、X.25等網(wǎng)絡(luò ))之間提供一種連接，從而給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線(xiàn)IP和無(wú)線(xiàn)X.25業(yè)務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個(gè)用戶(hù)共享某些固定的信道資源。

　　2 系統設計

　　2.1 物流配送系統模塊設計

　　物流配送系統物理結構設計如圖1所示。

　　圖1 系統物理結構設計

　　2.2 物流配送控制中心的功能設計

　　控制中心由GPRS/GSM通信服務(wù)器、GIS服務(wù)器、Web服務(wù)器、地圖數據庫服務(wù)器、業(yè)務(wù)服務(wù)器組成，通過(guò)路由器連接至Internet。GPRS/GSM通信服務(wù)器處理與各個(gè)終端之間的一對多雙向數據通信;GIS服務(wù)器主要實(shí)現電子地圖的功能，并負責地圖數據的傳輸;Web服務(wù)器則是將電子地圖和各目標信息結合起來(lái)，為控制用戶(hù)提供監控界面;地圖數據庫和業(yè)務(wù)數據庫分別存儲電子地圖數據和監控業(yè)務(wù)數據。

　　控制中心軟件部分主要包括10部分，結構圖如圖2所示。

　　圖2 控制中心軟件結構圖

　　2.3 移動(dòng)終端的硬件設計

　　移動(dòng)終端可以實(shí)現個(gè)人用戶(hù)的實(shí)時(shí)信息查詢(xún)，用戶(hù)可以通過(guò)GPS輔助定位系統獲得本機的位置描述，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )將本機的位置描述實(shí)時(shí)地傳送到物流配送控制中心，實(shí)現控制中心對移動(dòng)終端的監控，同時(shí)，也可以通過(guò)GPRS從控制中心平臺獲得查詢(xún)對象的所在位置描述。這些操作均利用GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )以Web Service的方式實(shí)現。

　　基于S3C2440的移動(dòng)終端硬件設計如圖3所示。S3C2440模塊(包括各種硬件接口及嵌入式Linux軟件等)負責對GPS信號的接收處理、視圖顯示及對數據的處理。從GPS模塊中獲取定位數據，從RFID模塊與CellID模塊獲得更詳細的定位信息作為補充，然后將位置信息通過(guò)GPRS發(fā)送給控制中心。實(shí)現終端和控制中心的信息上傳和下傳功能。

　　RFID模塊主要負責對當前物流載體的數據采集，以獲得RFID定位信息，并將采集到的RFID信息通過(guò)藍牙模塊傳輸給S3C2440。GPS模塊根據衛星定位獲得當前位置信息，同樣通過(guò)藍牙模塊進(jìn)行傳輸(如距離比較近，也可以有線(xiàn)傳輸)。CellID模塊主要通過(guò)無(wú)線(xiàn)數據傳輸獲得定位信息，然后通過(guò)GPRS模塊傳輸給中心控制器。LCD模塊主要提供人機交互的功能，除了顯示屏外還需配備鍵盤(pán)等輸入設備，或者直接采用液晶屏。存儲器模塊除了擴展的片外RAM外，還需給嵌入式數據庫提供一定的存儲空間。

　　2.4 軟件設計

　　2.4.1 軟件總體設計

　　如圖4所示，按照功能可以將軟件分為以下4部分。

　　圖4 軟件總體設計圖

　?、?用戶(hù)界面。要實(shí)現一個(gè)友好的用戶(hù)界面，以便用戶(hù)在S3C2440 LCD屏上直觀(guān)地獲得圖文并茂的信息，以及選擇服務(wù)功能和輸入信息。

　?、?地圖數據處理。主要實(shí)現電子地圖的數據組織、地圖顯示、地圖標圖功能、定位導航功能，便于用戶(hù)使用地理信息的服務(wù)功能。終端處理的數據包括GPS數據、GIS數據、文本數據、多媒體數據。

　?、?GPS通信模塊。S3C2440模塊通過(guò)藍牙與GPS模塊相連接，對接收到的GPS數據進(jìn)行處理，才能得到所需要的定位信息(比如經(jīng)緯度數據等)。利用籃牙進(jìn)行串口通信的編程，包括打開(kāi)串口、配置串口、發(fā)送接收數據、關(guān)閉串口4個(gè)步驟。

　?、?GPRS通信模塊。利用GPRS無(wú)線(xiàn)物流在S3C2440和控制中心之間進(jìn)行雙向通信。本文采用Web Service的方式來(lái)進(jìn)行。

　　2.4.2 GPS與RFID數據提取

　　GPS接收機只要處于工作狀態(tài)，就會(huì )源源不斷地把接收并計算出的GPS導航定位信息通過(guò)串口傳送到計算機中。從串口接收數據后將其放置于緩存內，在沒(méi)有進(jìn)一步處理之前緩存中是一長(cháng)串字節流，這些信息在沒(méi)有經(jīng)過(guò)分類(lèi)提取之前是無(wú)法加以利用的。因此，必須通過(guò)程序將各個(gè)字段的信息從緩存字節流中提取出來(lái)，將其轉化成有實(shí)際意義的、可供使用的定位信息數據。例如，“$GPRMC”幀結構的1、2、3、5、9段是我們需要得到的數據，分別是時(shí)間、數據的可信度、緯度、經(jīng)度、日期。從“$GPRMC”幀中獲取定位數據的代碼如下：

　　for(int i=0;iif(Data[i]="$")//幀頭，SectionID為逗號計數器

　　SeetionID=0;

　　if(Data[i]==10)//幀尾

　　if(Data[i]="，")//逗號計數

　　SectionIiD++;

　　else{

　　switch(SeotionID){

　　case1: //提取出時(shí)間

　　m_sTime+=Data[i];

　　break;

　　case2: //判斷數據是否可信(GPS天線(xiàn)至少接收到3顆GPS衛星時(shí)為A，可信)

　　if(Data[i]=="A")

　　GPSParam[m_nNumberl].m_bVaIid=true;

　　break;

　　case3: //提取出緯度

　　m_sPositionY+=Data[i];

　　break;

　　case5: //提取出經(jīng)度

　　m_PositionX+=Data[i];

　　break;

　　case9://提取出日期

　　m_Date+二Data[i];

　　break;

　　default:

　　break;

　　}

　　}

　　}

　　RFID模塊通過(guò)串口將信息傳輸至移動(dòng)終端，信息傳輸流程如圖5所示。當接收緩沖區內字節個(gè)數達到或者超過(guò)該值后就取出數據并對相應事件進(jìn)行處理。程序設計的主要任務(wù)是：讀出標簽ID信息(讀ID命令);向標簽寫(xiě)入存放在數據庫中的數據信息(寫(xiě)信息);讀取標簽中寫(xiě)入的數據信息，查詢(xún)數據庫以得到具體的產(chǎn)品信息(讀信息);實(shí)時(shí)顯示讀標簽信息的結果。

　　圖5 RFID模塊至移動(dòng)終端的信息傳輸流程

　　讀ID代碼：

　　void CMyDlg::OnBtn_ReadID() {

　　SendData("Read");

　　if(0==m_ctrlComm.GetOutBufferCount())

　　m_ctrlComm.SetRTHreshold(18): //讀取標簽ID所設的閾值

　　}

　　讀信息代碼：

　　void CMyDlg::OnBtn_ReadMessage(){

　　SendData ("ReadString(18,67)int(86,4),int(90,4)");

　　if(0==m_ctrlComm.GetOutBufferCount())

　　m_ctrlComm.SetRTHreshold(40): //讀取標簽ID所設的閾值

　　}

　　2.4.3 移動(dòng)終端S3C2440模塊軟件設計

　　采用模塊化結構設計，根據不同功能分別進(jìn)行編寫(xiě)和調試，等到各個(gè)模塊都調試成功后，將各個(gè)模塊連成整體，組成軟件系統。

　　移動(dòng)終端S3C2440模塊完成的主要內容包括兩部分：

　?、?完成從移動(dòng)終端到遠程控制中心的定位信息的上行傳輸。當遠程控制中心要從移動(dòng)終端獲取定位信息時(shí)，可以發(fā)送命令給S3C2440。這時(shí)S3C2440便產(chǎn)生一個(gè)中斷，并發(fā)送命令給各定位模塊來(lái)獲取定位信息，將定位信息進(jìn)行處理后再通過(guò)GPRS模塊傳給遠程控制中心;或者是移動(dòng)終端由人員鍵盤(pán)控制產(chǎn)生中斷，然后采集定位信息傳送給遠程控制中心。

　?、?接收控制中心到移動(dòng)終端的下行傳輸的信息?？刂浦行目梢詫⒏鞣N數據傳送給終端設備。比如，控制中心通過(guò)GIS發(fā)現當前移動(dòng)終端所選道路擁塞，則可以給移動(dòng)終端發(fā)一條改變路線(xiàn)的建議信息，這樣非常方便地實(shí)現了遠程控制中心與移動(dòng)終端的交互。

　　S3C2440上行至控制中心的軟件設計主要流程如圖6 所示。

　　圖6 S3C2440上行至控制中心的軟件流程

　　結語(yǔ)

　　本文以GPS定位數據為基礎，GPRS網(wǎng)絡(luò )作為承載網(wǎng)絡(luò )，結合物流業(yè)發(fā)展實(shí)際需要，將物流配送過(guò)程數字化與信息化，實(shí)現了對物流配送系統的監控與管理。射頻識別技術(shù)、定位技術(shù)、傳感器技術(shù)以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在未來(lái)必將深入到物流業(yè)的各個(gè)方面。