（模式識別與智能系統(tǒng)專業(yè)論文）新一代稅控收款機軟件設計與實現(xiàn).pdf

東南大學學位論文獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡 我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研 究成果，也不包含為獲得東南大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工 作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 研究生簽名楹日期：竺2 壘! 翻加閏 東南大學學位論文使用授權(quán)聲明 東南大學、中國科學技術(shù)信息研究所、國家圖書館有權(quán)保留本人所送交學位論文的復印件 和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文 的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布( 包括刊登) 論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布( 包括刊登) 授權(quán)東南大學研究生院辦理。 研究生簽名：絀甄導師簽名：日期：業(yè)切 、 摘要 摘要 稅控收款機是一種能夠記錄有關(guān)稅務數(shù)據(jù)、開具和打印發(fā)票以及其它稅收報表的收款 機，是國家金稅工程帶動的新興產(chǎn)業(yè)。但是，目前市場上的主流稅控機多采用8 位或1 6 位單片機，并且不帶有操作系統(tǒng)，功能簡單，操作不便。針對此現(xiàn)狀，我們設計和開發(fā)了 一種基于3 2 位a r m 7 處理器并且?guī)в泻隿 i j n u x 操作系統(tǒng)的嵌入式稅控收款機，以滿足目 前市場的需要。本文詳細介紹了這種嵌入式收款機的軟件部分的設計與實現(xiàn)。 文章首先描述了目前市場上流行的稅控收款機的類型和技術(shù)水平，結(jié)合本次設計的地 稅版的稅控收款機分析了系統(tǒng)的功能需求，并設計了系統(tǒng)軟件和應用軟件的總體方案。 接著，全文根據(jù)總體的設計方案逐步展開，分別介紹了系統(tǒng)軟件和應用軟件的具體 設計和實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件設計充分考慮了嵌入式硬件資源平臺和系統(tǒng)的功能需求，采用了開 源軟件m i n i g u i 和s q l i t e 作為本次的開發(fā)工具，文中介紹了兩種軟件的體系結(jié)構(gòu)、詳細 移植過程以及界面和數(shù)據(jù)庫的詳細設計方案。應用軟件部分采用了模塊化和層次化的設計 方法，根據(jù)軟件工程的模型，重點從軟件的模塊劃分及各部分的功能、稅控流程的具體實 現(xiàn)以及應用程序的移植過程這三個方面進行詳細描述。這種模塊化和分層結(jié)構(gòu)的設計方式 使各層次和各功能模塊之間相對獨立，有利于系統(tǒng)的維護與改進，并使其具有良好的可擴 展性。 然后，本文對l j n u x 和w i n d o w s 下的調(diào)試方法分別做了介紹，并總結(jié)了在調(diào)試過程中 出現(xiàn)的問題及解決方法。 最后，對本文的工作做了一個總結(jié)，并對后續(xù)的開發(fā)工作指出了方向，對稅控收款機 的研發(fā)做了相關(guān)展望。 關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)，稅控收款機，c n n u x ，軟件設計，m i n i g u i ，s q l i t e ，模塊化 a b s t r a d a b s t r a c t f i s c a jc 勰h 他g i s t e ri st h ec 勰hr e 西s t e rw h i c hi su df o r 陀c o r d i i l gt a xd a t a ，m a l 【i n go u ta n dp f i n t i n g i n v o i c c 鋤do t l 塒r e p 叫f o 肋s0 f 協(xié)xt e v e 肌e 1 tt e p t e n t san o v e li n d u s 試a lb i 柚c hp r o m o t e db yt h en a t i 蚰a l g o l d1 kp r o j e c t w h i l et h em c u so ff i s c a lc 雛hr e g i s t e ra v a i l a b l eo n “砌a y sm a r l 【e ta r em a i n l y80 r1 鈾i t 柚dd o n tp o s s so p e r a t i n gs y s t e m ，、油i c hr e 跚l t si nt h ep rf 婦c t i o n 柚di n c o n v e n i e n tm 蛆i p u l a t i o n ，e t c a g a i n s tt h es t a t i i sq u o ，w ed e s i 印a n dd e v e l 叩柚e m b e d d e df i s c a lc a s hm 昏咖r w h i c hi sb a 跎d0 n3 2 b i ta r m a ) u 粕d c l 血u xo p e m t i o ns y s t e mt om e e tt h en e e d so fc l l m n tm a r k e t t h ep a p c ri i l 的d u c e st h ed e s i 伊柚d f e a l i z a t i o no fe m b e d d e df i s c a l lc a s h 聆g i s t e fs 0 腳a r ei nd e t a i l f i r s t l y ，t h ep a p 盱d e s c f i b e st h et y p e sa n dt c c h n i c a ll e v e l so ft h ef i s c a ic a s hr e g i s t e rw h i c hi sp o p u l a ri n m o d e mm a r k e t a f t e rt h a t ，c o n l b i n e d 、) i ，i t ht h eg o v e m m e n tv c 娼i o n ，t h cf u 舭t i o n a lr e q u i r e m e n ti sa n a l ) ，z e da n d i n t e g r a t i 仰d e s i g no ft h es y s t e ms o f h a r e 蛐da p p l i c a t i o n f 兩a 咒i sr a j d s e c o n d 壩t h ep a p e r 啪f o l d sg 陽d u a l l ya c c o r d i n gt 0 t h eo v e f a np r 0 1 j e c tp l a n ，i n d u d i n gt h ed e s i g na n d i m p k m e n to f 也es y s t e m 腳a ma n da p p l i c a t i o ns o 腳a 北t h e h e m eo ft h es y s t e m f 細a 陀t a k e sf u n a c c o u n t0 ft h eh a r d w a 磚p l a 響m 蛆dt h ef u n c t i o n a lr e q u h 眥n t so ft h ew h o l es y s t e l n ，i nw h i c ho p e n - s o u 礎(chǔ) s o f t w a 他m i n i g u l 柚ds o u t ea 心a d o p t e d 舔t h ec i e v e l o p m 朗tt 0 0 l s 1 nt h i sp a n ，t h es o f t 、舢a(chǎn) r c h i t e c t u 北， 脅s p l 蛆tp m c e 醛姐dt h ei n t e 血c e 姐dd a t a b a d e s i 薩a 陀d 咖s s e di i ld e t a i l a p p l i c a t i o n f 細a 陀i sp a n l y b a do nt h em o d u l 缸強dh i e 豫r c h i c a ld e s i g nm e t h o d a c c o r d i n gt ot h em o d e lo fs 0 f 細a r ee n 西n e e 血g ，t h e p a p e rd e s c r i b e st h ea p p l i t i o n f t w a r c i nt h 眥a s p e c t s ，t h a ti s ，f 細a 他m o d u l e s 觚dc o 玎e s p o n d i n g f i l 塒c t i o n s ，t h e 托a l i z a t i o no ft h et a 【xc o n t r o lp r o c e s s 柚dt h e 咖s p l a n to fl h ea p p l i c a t i o n s t h em o d u l 盯a n d h i c r a r c h i c a ls i n l c t u r eh 勰9 0 0 di n d e p 蜘d e n c ya n de a s y p o r t i i l g p a b i l i t ya n db t i m a n te x t e n d e d 弘趕灑a 秘 t 誼d l y ，齜d e b u 鵲噸眥t h o d s 岫d e ru n 呱鋤d 蹦n d o w s 眥i n 仃d d u dr c s p e c t i v e l y i i la d d i t i 徹，齜 a n i c l e 蛐m m a r i z e st h ep r o b l e m si nd e b u 韶i i l g 柚d l u t i o 鵬 f i l l a l l y ，ab r i e fs u m m 盯i z ei sd e s c r i b e d 蛆dt h ef o l l o w i n g 聆a r c hw o f ki sd i s ：l l s 辯d k e y w o r d s ：e m b e d d e ds y s t e 潞，f i s c a lc a s hr e 百s t e r ，c 陸憾，s o 細a r ed e s i 印，m i n i g u i ，s q ， m o d u l 缸 目錄 目錄 摘要i j 6 l t ，s t r i l a 【l l 第1 章緒論1 1 1 課題的研究背景1 1 2 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀l 1 2 1 稅控收款機的類型1 1 2 2 稅控收款機的技術(shù)水平3 1 3 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排3 第2 章稅控收款機軟件整體設計。4 2 1 嵌入式軟件開發(fā)流程4 2 2 功能需求分析4 2 3 軟件整體架構(gòu)及設計方案5 2 3 1g u i 界面的設計方案。5 2 3 2 嵌入式數(shù)據(jù)庫的設計方案6 2 3 3 應用軟件的設計方案6 2 4 本章小結(jié)7 第3 章g u l 圖形界面的設計與實現(xiàn)。8 3 1 稅控收款機圖形界面的設計8 3 1 1 界面的設計思想8 3 1 2 界面的菜單設計。8 3 2 圖形界面的介紹與選用9 3 2 1 目前u n u x 下圖形界面簡介9 3 2 2m i n i g u i 性能描述1 1 3 3m i n i g u l 的移植1 2 3 3 1m i i l i g u i 的整體分析1 3 3 3 2 在p c 機上安裝m i n i g u l 。1 3 3 3 3g a l 和隊l 移植1 4 3 3 4m i n i g u l 的交叉編譯1 6 3 3 5 移植中遇到的問題1 9 3 4 界面的具體實現(xiàn)1 9 3 5 本章小結(jié)2 2 第4 章嵌入式數(shù)據(jù)庫設計與實現(xiàn)。2 3 4 1 數(shù)據(jù)庫的設計2 3 4 1 1 數(shù)據(jù)庫概念模型設計2 3 4 1 2 數(shù)據(jù)庫邏輯模型設計2 5 4 2 嵌入式數(shù)據(jù)庫的介紹與選用2 9 4 2 1 目前i j n u x 下常見嵌入式數(shù)據(jù)庫簡介2 9 4 2 2s q i j t e 的主要功能特征及優(yōu)勢。3 0 4 3s q u t e 的移植一。3 1 4 3 1s q u t e 的整體分析3 1 4 3 2 在p c 機上安裝s o i i j t e 3 2 4 3 3s q l i t e 的交義編譯。3 3 m 目錄 4 3 4 移植中遇到的問題3 4 4 4 數(shù)據(jù)庫的具體實現(xiàn)3 5 4 4 1s q “t e 的開發(fā)技術(shù)3 5 4 4 2 數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)3 6 4 5 本章小結(jié)3 7 第5 章應用軟件設計與實現(xiàn)3 9 5 1 軟件的功能模塊化設計3 9 5 1 1 系統(tǒng)管理模塊的設計3 9 5 1 2 商業(yè)管理模塊的設計柏 5 1 3 稅務管理模塊的設計4 1 5 2 軟件主要流程的實現(xiàn)4 2 5 2 1 開機流程4 2 5 2 2 稅務初始化流程4 3 5 2 3 發(fā)票分發(fā)和安裝4 3 5 2 4 開票z 1 5 5 2 5 匯總申報4 7 5 2 6 完稅 熔 5 2 7 明細稽查4 9 5 3 應用程序的交叉編譯5 0 5 3 1 交義編譯環(huán)境的建立5 0 5 3 2m a i ( e f i l e 文件的設計5 1 5 4 本章小結(jié)5 2 第6 章系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試5 3 6 1 調(diào)試方法的選擇5 3 6 1 1p c 機u n 呱下調(diào)試5 3 6 1 2 1 h l d o w s 下v c t 下編譯調(diào)試5 3 6 2 調(diào)試中遇到的問題及解決方法5 5 6 3 本章小結(jié)5 5 結(jié)束語! ；6 致謝! ；7 參考文獻5 8 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文6 0 n 第1 章緒論 1 1 課題的研究背景 第1 章緒論 我國是個發(fā)展中國家，社會主義市場經(jīng)濟和社會主義法制正處在不斷建立和完善階段，公民的依 法納稅意識還有待提高。近年來，隨著我國市場經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術(shù)水平的不斷提高，商業(yè)、服 務業(yè)、娛樂業(yè)等許多行業(yè)開始普遍使用計算機軟件和收款機等技術(shù)手段，加強財務管理和監(jiān)督，大大提 高了企業(yè)現(xiàn)代化管理水平，同時也為我國推行使用稅控收款機創(chuàng)造了必要的條件。為進一步加強稅收征 管和財務監(jiān)督，保障國家財政收入，維護止常的社會經(jīng)濟秩序，提高納稅人財務管理水平，國家各有關(guān) 部門廣泛推行使用稅控收款機及相關(guān)的一系列稅控管理軟件。 稅控收款機是綜合了稅務機關(guān)的管理和納稅戶的使用兩方面的需求而開發(fā)出來的產(chǎn)品。因此，它 一方面具有使用場所所需的各項功能，便于用戶經(jīng)營、使用和業(yè)務管理，同時義能滿足稅務機關(guān)對經(jīng)營 用戶的監(jiān)控、開票和稅收征管方面的要求。作為一種監(jiān)控手段，稅控收款機可以實時監(jiān)控納稅人的經(jīng)營 狀況，為政府提供真實可靠的核稅資料，從而制定公平合理的稅收政策心1 。 早在2 0 0 3 年，由國家稅務總局和信息產(chǎn)業(yè)部聯(lián)合起草的稅控收款機國家標準獲得審批，2 0 0 5 年，稅控收款機市場己全面啟動，據(jù)國家商業(yè)局不完全統(tǒng)計，全國零售業(yè)為三千萬，餐飲娛樂、服務行 業(yè)企業(yè)更是數(shù)量眾多舊1 。為了更好的控制稅收，減少偷稅漏稅，國家必然會采取強制措施推廣稅控收款 機的使用，因此，稅控市場是非常巨大的。按照一臺稅控收款機的單價為2 0 0 0 元計算，稅控收款機的 市場將可以達到6 0 0 億元以上，市場對稅控設備的需求量呈現(xiàn)出爆炸式的增長。如果再加上與之配套的 相關(guān)的軟硬件、設備、服務、培訓等，在3 年一5 年內(nèi)，稅控機領(lǐng)域?qū)纬梢粋€至少2 0 0 0 億元人民幣 規(guī)模的市場制。 1 2 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀 1 2 1 稅控收款機的類型 一、按行業(yè)分 目前我國各省市自治區(qū)稅務機關(guān)分成國稅與地稅兩個系統(tǒng)，餐飲、娛樂、服務業(yè)屬于“地稅”系統(tǒng)管 轄，而零售、批發(fā)業(yè)屬于“國稅”系統(tǒng)1 。稅控收款機行業(yè)內(nèi)常說的“國稅”收款機和“地稅”收款機 實際上就是指零售業(yè)使用的稅控收款機和服務業(yè)使用的稅控收款機。由于不同行業(yè)有不同的經(jīng)營和管理 方式，因此，對稅控收款機也有不同的功能需求。 二、按檔次分 我國目前公布的稅控收款機標準中包含了兩種產(chǎn)品稅控收款機( g b l 8 2 4 0 1 ) 和稅控器 ( g b l 8 2 4 0 3 ) 。其實，即使同樣是符合g b l 8 2 4 0 1 國家標準的稅控收款機也還是有不同檔次、不同用途之 分的。在這里先對稅控收款機做一個簡單的歸類。 1 高端稅控收款機( 金融稅控收款機) 一般是指具有p c 硬件平臺或至少3 2 位處理器，配置“重頻度”打印機單元，具有豐富的外設接口和 實時聯(lián)網(wǎng)能力以及銀行支付終端的稅控收款機。這類稅控收款機的應用軟件通常都運行于獨立的操作系 統(tǒng)之上。除滿足稅控功能外，還具有非常強大的用戶經(jīng)營管理功能。這種嵌入式的稅控機比較多，如航 天信息股份有限公司自主研發(fā)的a a i i 一1 0 0 0 稅控收款機哺，如圖卜l ： 東南大學碩士論文 圖1 1 航天信息股份有限公司自主研發(fā)的a 鈕1 0 0 0 稅控收款機 2 標準型稅控收款機 采用8 或1 6 位微處理器的整合型硬件平臺，配置“重頻度”打印機單元，有一定的外設支持能力和 通訊功能，除滿足稅控功能外還具有專業(yè)化和完善的用戶經(jīng)營管理功能。如圖1 2 ( 江蘇紫金萬成公司 生產(chǎn)的w s k 3 1 0 2 稅控收款機) ： 圖1 - 2 江蘇紫金萬成公司生產(chǎn)的標準型稅控機 3 經(jīng)濟型稅控收款機 采用8 或1 6 位微處理器的整合型硬件平臺，配置“輕頻度”打印機單元，有簡單的外設支持能力和 通訊功能，在滿足全部稅控功能的基礎(chǔ)上有一定的經(jīng)營管理功能伯1 。如h x 8 5 7 微型稅控收款機是適應 小型餐飲娛樂業(yè)特點的稅控收款機，它采用專用的c p u 處理模塊，能夠滿足不同用戶的需求，而且由于 其功能不是很強大，所以價格不是很貴，適合一些小型餐飲娛樂業(yè)使用，圖1 3 是h x 8 5 7 微型稅控收款 機實物圖： 圖1 3h x 8 5 7 微型稅控收款機 4 專用型稅控收款機 為某一特殊行業(yè)或某一類特殊用戶設計，能滿足全部稅控功能，但經(jīng)營管理功能較單一1 。如專門 為加油站計費收稅而設計的一款專用打印機，如“大自然s k 1 l 加油稅控機”。這種稅控機不但外圍接口 比較少，而且功能也比較單，如下面這個稅控機是專為加油站而設計的，不是現(xiàn)在主流稅控機的發(fā)展 方向。 2 第1 章緒論 圖1 - 4 大自然s k i l 加油稅控機 1 2 2 稅控收款機的技術(shù)水平 從以上分類情況看，目前市場上的稅控收款機多使用8 位或1 6 位單片機作為微控制器，并且不采 用操作系統(tǒng)，因此出現(xiàn)功能簡單、存儲能力弱，操作不方便等缺點?；谝韵驴紤]，目前各省份的稅 控收款機招標都要求使用3 2 位處理器： 首先，不論從硬件實現(xiàn)角度還是從軟件實現(xiàn)角度來看，稅控p o s 系統(tǒng)都是非常復雜的體系，不同于 通常的p o s 終端，稅控p o s 系統(tǒng)不但要滿足如今社會信息化的各種要求，還要能滿足我國現(xiàn)階段對稅 源監(jiān)控的嚴格要求埔。 其次，嵌入式a r m 處理器集成度等方面的獨特優(yōu)越性和相對低廉的價位，也是我們選擇用它來實 現(xiàn)稅控p o s 系統(tǒng)的重要依據(jù)。 再者，嵌入式稅控p o s 系統(tǒng)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 來實現(xiàn)。即使用單片機可以做到，那么不論在系統(tǒng)實現(xiàn)的成本和系統(tǒng)設計的復雜度上都要遠遠超過3 2 位架構(gòu)的嵌入式處理器實現(xiàn)的模式舊。針對此現(xiàn)狀，我們提出并設計了一種基于3 2 a 腳微處理器、擁有 掉電保護裝置、并采用嵌入式操作系統(tǒng)和圖形化稅控軟件的稅控收款機，極大提高了稅控收款機在外設 支持、存儲容量、掉電保護和用戶操作等方面的性能。本文采取了全新的設計理念，即以高安全性的 3 2 位架構(gòu)的嵌入式處理器為核心，結(jié)合嵌入式c l i n u x 操作系統(tǒng)來完成。 1 3 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排 本文主要闡述了基于w 9 0 p 7 1 0 處理器芯片及砧c l i n u x 操作系統(tǒng)的地稅版稅控收款機的軟件部分的 設計與實現(xiàn)。文章首先從軟件的整體架構(gòu)著手設計，再進一步探討了系統(tǒng)軟件和應用軟件兩部分的設計 與實現(xiàn)。具體的章節(jié)內(nèi)容安排情況如下所示： 第二章實現(xiàn)對稅控機軟件的總體設計，主要在功能需求分析的基礎(chǔ)上確定了軟件的設計方案。具體 包括g u l 圖形界面、嵌入式數(shù)據(jù)庫和應用軟件的模塊化設計。 第三章介紹了圖形界面的解決方案，文章從圖形界面的設計思想入手，介紹了圖形界面的選擇及詳 細移植過程，然后又舉例討論了圖形界面的具體實現(xiàn)。 第四章介紹了嵌入式數(shù)據(jù)庫的解決方案，文章從數(shù)據(jù)庫的設計思想入手，介紹了嵌入式數(shù)據(jù)庫的選 擇及詳細移植過程，最后討論了數(shù)據(jù)庫的具體實現(xiàn)。 第五章主要討論了整個軟件的應用程序部分。本章首先介紹了應用軟件的模塊化設計和主要流程的 具體實現(xiàn)，然后介紹了應用程序的移植過程。 第六章介紹了在兩種不同的平臺下調(diào)試程序的方法，以及在調(diào)試中遇到的問題及解決辦法。 結(jié)束語作為論文的最后一部分對系統(tǒng)的軟件整體進行了評述和總結(jié)，并對系統(tǒng)尚未完善的方面提出 了若干建議，以及對稅控收款機的發(fā)展方向作出了展望。 3 東南大學碩士論文 第2 章稅控收款機軟件整體設計 2 1 嵌入式軟件開發(fā)流程 嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向特定應用的專用計算機系統(tǒng)。它是軟件與硬件的結(jié)合體， 以應用為中心，對功能、可靠性、成本、體積、功耗等都具有嚴格要求1 0 1 。在本次設計中，我與實驗 室同學一起完成了整個系統(tǒng)，我負責的工作主要是基于c l j n u x 操作系統(tǒng)之上的軟件部分的設計。軟 件開發(fā)流程如圖2 1 所示： 2 2 功能需求分析 圖2 1 嵌入式軟件開發(fā)流程 本文設計的是一款地稅版稅控收款機，應用于服務業(yè)和餐飲業(yè)。主要功能如下： 商業(yè)收款機功能與稅控功能的有機結(jié)合。能夠進行權(quán)限管理、單品管理、報表管理等。與零售 業(yè)稅控機相比，地稅版只有少量的單品管理； 友好的人機界面。稅控收款機是面向?qū)ο笤O計的人機交互產(chǎn)品，圖形化的人機界面是非常必要 的，需要支持中文字體： 安全可靠的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)是稅控收款機的核心，一臺合格的稅控機必須能夠安全可靠地 管理數(shù)據(jù)。其中包括數(shù)據(jù)的安全生成、可靠存儲5 1 0 年的稅控日交易數(shù)據(jù)，申報稽查數(shù)據(jù)的安全傳輸 等； 方便快捷的信息查詢。包括機器、用戶、服務商及員工的所有信息； 稅控功能。稅控功能主要是通過i c 卡實現(xiàn)的，帶有微處理器的i c 卡具有安全功能并增加了稅 控專用命令，l c 卡包括稅控卡、用戶卡、管理卡，通過稅控卡正確生成稅控數(shù)據(jù)，稅控數(shù)據(jù)分別可靠 存儲在稅控卡和稅控存儲器中；通過用戶卡將稅控數(shù)據(jù)安全傳遞到稅務機關(guān)的稅控收款機管理系統(tǒng)，稅 控機關(guān)通過管理卡檢查稅控收款機的交易情況。具體功能包括稅控機初始化、分發(fā)發(fā)票、安裝發(fā)票、 開票、申報、完稅、稽查等； 4 第2 章稅控收款機軟件整體設計 異常處理功能。掉電保護和稅控l c 卡操作異常處理。 除了上面提到的功能需求之外，對稅控收款機還有一些共同的要求，如安全認證、防破壞性、平均 無故障時間、使用壽命等技術(shù)標準。稅控收款機既要滿足這些公共的技術(shù)標準，又要滿足用戶使用的功 能要求，才能同時被用戶和稅務機關(guān)所接受。 2 3 軟件整體架構(gòu)及設計方案 明確了稅控收款機的需求后，就需要進行方案的論證和系統(tǒng)的基本架構(gòu)。做為一個典型的嵌入式系 統(tǒng)，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖2 2 所示n 2 1 ： 應用軟件 目 ，“，、，n 、j 氣廣r g u l 圖形界面& 嵌入瞼 。，u c 竺，目 式數(shù)據(jù)庫 ，| 一u c l i n u x 設備驅(qū)動一 鞫 、i 礁缸。州。一協(xié)一? t ；，4 j 一：z ? “，。：。i _ f 一如。 t 4 一一，詛 廣 硬件平臺 目 圖2 - 2 稅控機體系結(jié)構(gòu)圖 本文所設計的就是基于操作系統(tǒng)和設備驅(qū)動之上的軟件部分，包括g u l 圖形界面、嵌入式數(shù)據(jù)庫 和應用軟件部分。 2 3 1g u i 界面的設計方案 圖形用戶界面是當今計算機技術(shù)的重大成就之一，它極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們不再需 要死記硬背大量的命令，而可以通過窗口、菜單方便地操作。州稅控機界面是直接面向用戶的，它的 好壞直接影響到用戶對它的感受。因此在設計中，我采用圖形化界面( 嵌入式g u l ) 來實現(xiàn)。嵌入式 g u i 就是在嵌入式系統(tǒng)中為特定硬件設備或環(huán)境而設計的圖形用戶界面系統(tǒng)。所以這種g u l 不但要具 有普通圖形界面的特征，而且在實際應用中，嵌入式系統(tǒng)對它還有如下的基本要求： 輕型、占用資源少： 高性能： 高可靠性； 可配置。 在嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)過程中，軟件開發(fā)人員通常采取如下幾種方案來解決產(chǎn)品的圖形需求n 引： 1 編寫針對特定圖形輸出設備的接口，自行開發(fā)圖形相關(guān)的功能函數(shù)。比如一些圖形功能簡單的 低端嵌入式產(chǎn)品就經(jīng)常使用這種方案解決圖形問題。然而，利用這種手段編寫的程序，無法將顯示邏輯 和數(shù)據(jù)處理邏輯劃分開來，從而導致程序結(jié)構(gòu)不好，不便于調(diào)試，并導致大量的代碼重復。這種方案的 缺點很明顯，即可移植性差，維護成本高。 2 購買針對特定嵌入式操作系統(tǒng)的圖形中間件軟件包。一些嵌入式操作系統(tǒng)廠商，也為自己的操 作系統(tǒng)專門開發(fā)了對應的圖形用戶界面( g u l ) 中間件產(chǎn)品。比如肛c o s i l 、n u c l e u s 上的g 凡呶包， v x w b r l 【s 上的w 證d m l 包等等。這種方案為嵌入式產(chǎn)品開發(fā)提供了直接可用的方案，并且能夠和原有 操作系統(tǒng)良好配合；但缺點是這類軟件包的功能通常比較簡單，且價格昂貴。另外，基于這些軟件包開 發(fā)的g u l 應用軟件不具備跨操作系統(tǒng)的可移植性。 3 采用開放源碼的嵌入式g u l 支持系統(tǒng)。隨著嵌入式u n i l x 操作系統(tǒng)的應用，開源社區(qū)也在不 斷為嵌入式系統(tǒng)提供不同的開放源碼嵌入式圖形解決方案，比如m i c r 0 w i l l d o w s ，o p e n g u l 等開源軟件。 s 東南大學碩士論文 這些開放源碼的嵌入式g u i 軟件，為我們提供可行的解決方案。 4 使用由獨立軟件開發(fā)商提供的嵌入式g u l 產(chǎn)品，比如由北京飛漫軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的 m i n i g u i 等。這種產(chǎn)品是開源( 遵循g n u 的g p l 條款發(fā)布) 的嵌入式g u i 軟件產(chǎn)品，但均采用雙授 權(quán)模式，即針對商業(yè)應用收取軟件的許可費。q t e m b e d e d 屬于高端產(chǎn)品，只支持嵌入式i j n l i x 操作系 統(tǒng)，需要1 6 m b 以上的靜態(tài)存儲空間及6 4 m b 以上的動態(tài)存儲空間。m i n i g u i 則可支持從中低端到高 端的大多數(shù)嵌入式產(chǎn)品，其跨操作系統(tǒng)特性，以及適合嵌入式產(chǎn)品的小巧、高效的特點，使它受到了更 多嵌入式產(chǎn)品開發(fā)商的青睞。 分析以上四種方案，第四種方案成本比較低，而且非常適合嵌入式系統(tǒng)的應用。因此，設計中采用 第四種方案。 2 3 2 嵌入式數(shù)據(jù)庫的設計方案 自幾十年前出現(xiàn)的商業(yè)應用程序以來，數(shù)據(jù)庫就成為軟件應用程序的主要組成部分。正與數(shù)據(jù)庫管 理系統(tǒng)非常關(guān)鍵一樣，它們也變得非常龐大，并占用了相當多的系統(tǒng)資源，增加了管理的復雜性。隨著 軟件應用程序逐漸模塊化，一種新型數(shù)據(jù)庫會比大型復雜的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)更適應。嵌入式數(shù)據(jù)庫 直接在應用程序進程中運行，提供了零配置( z e 玲c 0 蚯g u 豫t i o n ) 運行模式，并且資源占用非常少u 利。 稅控收款機的主要功能是實現(xiàn)對稅務數(shù)據(jù)的管理和對商業(yè)數(shù)據(jù)的管理，其中稅務數(shù)據(jù)的管理有比較 成熟的國標規(guī)定，而商業(yè)數(shù)據(jù)的管理卻存在著定義不清晰，需求個性化的復雜狀況，解決數(shù)據(jù)管理的最 合適方法是使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，這樣將有效地提高數(shù)據(jù)管理部分的開發(fā)、設計、個性化及可靠性。從 多次市場反饋信息分析，用戶對數(shù)據(jù)管理的需求是使用商業(yè)收款機的最主要原因，而稅控數(shù)據(jù)管理是國 家主管部門的強制性要求，并且各地稅務管理部門對稅控數(shù)據(jù)的管理除了按國家要求以外，同樣存在對 稅控數(shù)據(jù)管理的附加要求，因此，移植一個小型嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)子系統(tǒng)非常迫切也十分必要，該 部分工作將著重于以下幾個要求： 1 能夠?qū)⒏鞣N數(shù)據(jù)有序管理起來，并對其他應用程序提供統(tǒng)一的接口和服務。管理數(shù)據(jù)包含以下 幾個部分： 稅務數(shù)據(jù)集； 商業(yè)數(shù)據(jù)； 銀行卡接口數(shù)據(jù)集( 預留) ； 2 能夠保存5 1 0 年的稅務日交易數(shù)據(jù)和至少2 0 0 0 0 條發(fā)票明細數(shù)據(jù)； 3 能夠完成稅控機管理、商品管理、員工管理及報表管理等一系列功能。 2 3 3 應用軟件的設計方案 應用軟件的設計是以一定的方法為基礎(chǔ)的，對于稅控收款機這樣一種相對復雜的軟件開發(fā)任務，設 計中根據(jù)軟件設計的模型，從用戶需求和系統(tǒng)要實現(xiàn)的任務功能出發(fā)，主要遵循了以下原則： 1 易用性。提供的應用編程接口要盡可能簡潔而又滿足需要，函數(shù)要有良好的容錯性，便于將來 升級為銀稅機開發(fā)時，其他開發(fā)者能很容易的掌握和運用； 2 高性能。要在保證終端設備能夠正常運行的情況下，考慮到對存儲器( 包括s d r a m 和f i a s h ) 的嚴格要求，要盡量減少可執(zhí)行代碼所需的空間，提高程序的運行速度。這與應用程序有關(guān)，更與a 門 函數(shù)代碼的優(yōu)化有關(guān)： 3 模塊化。把整個軟件劃分為較小的模塊。為了減少模塊與模塊之間的關(guān)聯(lián)性，設計中各個模塊 之間的邏輯結(jié)構(gòu)相對獨立，無函數(shù)的交叉調(diào)用，數(shù)據(jù)傳遞由全局變量完成。這種模塊化設計使得各個子 系統(tǒng)之間相對獨立，更加便于系統(tǒng)的調(diào)試，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時也為軟件移植和系統(tǒng)升級大大提 供了方便； 4 協(xié)同開發(fā)。軟件以及軟硬件之間采用協(xié)同開發(fā)模式； 5 可移植性。嵌入式操作系統(tǒng)和開發(fā)出來的應用程序要具有良好跨平臺性，要能支持主流的微處 理器硬件平臺。便于將來的升級優(yōu)化； 6 安全性高?？紤]到各種異常情況，具有完備的掉電保護功能，確保數(shù)據(jù)正確。 整個軟件共分為三大模塊，系統(tǒng)主控模塊、商業(yè)管理模塊和稅控管理模塊。圖2 3 是整個軟件的模塊框； 6 第2 章稅控收款機軟件整體設計 圖2 3 軟件整體模塊圖 主控模塊控制著機器的信息，包括系統(tǒng)設置，員工管理和基本信息查詢功能，它與商業(yè)管理模塊和 稅控管理模塊聯(lián)系比較密切，而商業(yè)和稅務兩個模塊相對獨立，主要通過機器初始化和開票操作關(guān)聯(lián)起 來。在模塊化設計的同時，每個模塊還采用了分層設計的方式，主要分為界面，數(shù)據(jù)庫和基本流程三層， 分別調(diào)用不同的a p l 接口，結(jié)構(gòu)非常清晰，為后續(xù)代碼的跨平臺移植奠定了基礎(chǔ)。 2 4 本章小結(jié) 本章從一個全局的角度考慮了稅控收款機的總體設計方案。包括圖形界面，嵌入式數(shù)據(jù)庫和應用程 序三部分的設計原則及設計思想。經(jīng)過本章的介紹，本課題所要研究的內(nèi)容和重點其實已經(jīng)是一目了然。 此外，整章內(nèi)容著眼于系統(tǒng)的架構(gòu)設計，為三、四、五章的后續(xù)介紹做了很好的準備，起到一個提綱挈 領(lǐng)的作用。 7 東南大學碩士論文 第3 章g ui 圖形界面的設計與實現(xiàn) 3 1 稅控收款機圖形界面的設計 3 1 1 界面的設計思想 對于稅控收款機來說，用戶第一印象就來自于界面。因此在界面的設計中要嚴格從需求出發(fā)，主要 掌握以下原則： 1 用戶原則。稅控收款機主要用于員工的操作，要完全從用戶的思維方式出發(fā)。因此界面按照分 層菜單式的設計原則根據(jù)總體模塊設計菜單； 2 操作方便。菜單設計要求操作方便快捷，這里采用的方式是每個界面不超過八個菜單項。對于 操作過于頻繁的銷售界面可以通過選擇菜單，也可以直接利用快捷鍵； 3 權(quán)限管理。由于s q “t e 的數(shù)據(jù)庫權(quán)限只依賴于文件系統(tǒng)，沒有用戶帳戶的概念。所以在這里 用戶權(quán)限主要由界面部分實現(xiàn)； 4 顯示充分。本次設計中采用2 4 0 幸1 2 8 的大液晶屏幕，對于多條信息顯示的界面來說，可以充分 顯示大屏的優(yōu)勢，有效編排界面信息，減少翻頁； 5 錯誤提示。由于稅控流程操作相對復雜，因此在稅務操作的過程中一定要提供完善的錯誤提示 界面，對用戶的非法操作進行嚴格限制，給出詳細的出錯信息并指導用戶進行更改。 3 1 2 界面的菜單設計 稅控機界面的設計采用菜單式風格，系統(tǒng)分為兩級菜單，每個菜單不超過八個選項，用戶可以通過 反顯按確定鍵或數(shù)字鍵選擇自己需要的操作。菜單整體示意圖如圖3 1 所示： 8 第3 章g u i 圖形界面的設計與實現(xiàn) 顯示指定條件報表信息 顯示日期段內(nèi)發(fā)票 總信息 日期段內(nèi)單個項目發(fā)票?？傂畔?單卷發(fā)票匯總信息 發(fā)票詳緝信息 星示發(fā)票電子存根 顯示選擇日期的信息 顯示選辱日期指定員工的信息 顯示歷史申報數(shù)據(jù) 管理員工信息界面 霹加員工 l 除員工 密碼慘改界酉 恢復韌始密碼 顯示全瞢員工售童 登陸界i 銷售界面，重點 昱示稅務管理的各項售喜 稽查選擇 圖3 1 界面菜單整體示意圖 機器的用戶有兩級權(quán)限：管理員和收款員。管理員擁有機器的全部操作權(quán)限，收款員不能進行系統(tǒng) 設置和稅務管理，同時不能注冊注銷員工。員工登陸后，將該員工的權(quán)限做為全局變量保存在內(nèi)存中， 當操作到有限制的界面時首先要進行權(quán)限判斷。 3 2 圖形界面的介紹與選用 由于在實時嵌入式操作系統(tǒng)中，硬件環(huán)境比較苛刻，因此要求運行其中的圖形界面盡可能的精簡， 而傳統(tǒng)的窗口系統(tǒng)尚不能滿足實時嵌入式系統(tǒng)的需求。所以，在基于m u x 的實時嵌入式系統(tǒng)上，設計 一個能夠充分滿足嵌入式系統(tǒng)需求的圖形用戶界面就成了當務之急訓。 3 2 1 目前l(fā) i n u x 下圖形界面簡介 國內(nèi)外已有許多專門針對u 加x 的嵌入式g u i 系統(tǒng)，然而，由于開發(fā)人員對實時性嵌入式系統(tǒng)在 理解上的不同，使得這些g u l 系統(tǒng)在接口定義、體系結(jié)構(gòu)、功能特性等方面存在著很大的差別。另外， 這些g u l 系統(tǒng)所使用的授權(quán)方式也不同。目前比較流行的就是以下所介紹的幾種n 馴： m i c m w i n d o w s ：開源項目，該項目的特色在于提供了類似x 的客戶朋艮務器體系結(jié)構(gòu)，并提供了相 對完善的圖形功能，包括一些高級功能，但是m i c r 0 w i i l d o w s 無任何硬件加速能力，圖形引擎中存在許 多低效算法，代碼質(zhì)量也比較差，只支持l 血u x 。 o p e n g u i ：由于其基于匯編實現(xiàn)的內(nèi)核并利用m m x 指令進行了優(yōu)化，所以o p e n g u l 運行速度非 9 東南大學碩上論文 ?？臁５莖 p e n g u l 庫是采用c + + 編寫的，只提供c + + 接口。而且目前只支持x 8 6 平臺，比較適合于 基于x 8 6 平臺的實時系統(tǒng)，跨平臺的可移植性稍差。這種g u l 目前發(fā)展比較緩慢。支持d o s 、l j n 畎、 q n s 幾種操作系統(tǒng)。 q t e m b e d d e d ：因為q t 是) e 等項目使用的g u l 支持庫，因此基于q t 的xw i i l d o w 程序可以非 常方便地移植到q t e m b e d d e d 版本上。這是許多嵌入式設備廠商采用q t e m b e d d e d 開發(fā)嵌入式產(chǎn)品的 主要原因。但是q 征m b e d d e d 只支持l i n u x 操作系統(tǒng)。此外，還有一些問題值得注意： q t e m b e d d e d 是一個c + + 函數(shù)庫，程序效率低，資源消耗大，對硬件提出了更高的要求； q 征m b e d d e d 庫目前主要針對手持式信息終端，缺乏硬件加速支持，很難應用到對圖形速度、 功能和效率要求較高的實時性嵌入式系統(tǒng)當中； q t e m b e d d e d 提供的控件集風格沿用了p c 風格，并不太適合許多手持設備的操作要求； o t e m b e d d e d 結(jié)構(gòu)過于復雜，很難進行系統(tǒng)裁剪、擴充、定制和移植； m i n i g u l ：為實時嵌入式操作系統(tǒng)提供了非常完善的圖形及圖形用戶界面支持。m i n i g u l 本身的可 移植性設計，使得不論在哪個平臺、哪種操作系統(tǒng)上運行，m i n i g u l 均能為上層應用程序提供一致的應 用程序編程接口( a p l ) ，支持m u x 似c i j n 呱等操作系統(tǒng)。通過分析，幾種嵌入式圖形界面的綜合比較 如表3 1 ： 表3 1 幾種嵌入式圖形界面的綜合比較n 3 1 m i n i g u lm i c r 0 w i n d 0 0 p e n g u l q t e m b e d d e w s d a p l 風格w i n 3 2 風格x 、w 2 子私有。q t ( c + + ) 集 a p l 是否完是w i n 3 2 支持是是 備 尚不完備 函數(shù)庫的 7 0 0 k b6 0 0 k b3 0 0 k b3 m b 典型大小 內(nèi)嵌資源有無無無 方式 可移植性很好很好只支持x 8 6較好( 但函數(shù) 平臺庫本身的跨平臺 交叉編譯很困難) 授權(quán)條款g p l 商m p u 7 i g p ll g p lq p 【g p l 商 業(yè)許可證業(yè)許可證 多進程支 優(yōu)秀 一般 不好，無多任優(yōu)秀 持務支持 健壯性穩(wěn) 好很差 好好 定性 多語種支獨特的多 一般 一般采用 持字符集支持功u n l c o d e 編碼， 能，更加適合嵌但效