“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽基于ZigBee技術的無線點餐系統(tǒng)

1、2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽基于基于 zigbeezigbee 技術的無線點餐系統(tǒng)技術的無線點餐系統(tǒng)wireless order system based on zigbee technology2008 年年 7 月月 14 日日摘要隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，近年來出現(xiàn)了面向低成本設備無線聯(lián)網(wǎng)要求的zigbee 技術，它是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合于自動控制、遠程控制領域及家用設備聯(lián)網(wǎng)，我們采用 zigbee 技2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽術，可以為無線點餐系統(tǒng)提供很好的解決方案。關鍵詞：無線點餐

2、系統(tǒng)關鍵詞：無線點餐系統(tǒng) zigbee 技術技術 蜂窩狀通信網(wǎng)絡蜂窩狀通信網(wǎng)絡 wincewince 270-s270-s 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng) 微處理器微處理器 atmega128atmega128 射頻收發(fā)芯片射頻收發(fā)芯片 at86rf230at86rf230abstract as wireless communications technology developing ceaselessly, zigbee technology that met the needs of low cost devices logging in the wireless lan appeared in

3、these years.its a kind of close quarters, simpleness,low power,low 2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽transmission speed and low cost bidirectional wireless communications technology.and its mostly propitious to the fields of automatic and long-distance control and the home devices network.we adopt zigbee tec

4、hnology so that provide the more effective solutions to wireless order system. keywords: wireless order system zigbee technology alveolate communications network wince 270-s applications for embedded systems microprocessor atmega128atmega128 radio transceiver chip at86rf230目 錄第第 1 章章 緒論緒論.6第第 2 章章 系

5、統(tǒng)方案系統(tǒng)方案.72008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽2.1 基本功能.72.2 基本組成.72.3 系統(tǒng)結構.72.4 工作流程.8第第 3 章章 功能與指標功能與指標.93.1 zigbee技術簡介.93.2 zigbee技術特點.93.3 zigbee主要技術指標.10第第 4 章章 實現(xiàn)原理實現(xiàn)原理.114.1 系統(tǒng)硬件結構.114.1.1 傳感器節(jié)點.114.2.2 系統(tǒng)電源.114.2.3 rf 收發(fā)芯片.114.2 at86rf230 性能和內部結構.124.2.1 性能參數(shù).124.2.2 終端節(jié)點.124.3 網(wǎng)絡設備的硬件電路構成.124.3.1 設計原理.1

6、24.3.2 降低干擾.134.3.3 鍵盤設計.144.4 節(jié)點軟件設計.14第第 5 章章 硬件框圖硬件框圖.155.1 系統(tǒng)結構圖.155.2 節(jié)點設備外型圖.155.3 系統(tǒng)電路框圖.165.3.1 ieee802.15.4 網(wǎng)絡設備基本構成.165.3.2 at86rf230 功能框圖.165.3.3 rf 芯片電路原理圖.175.3.4控制器電路.185.3.5天線饋線阻抗控制模型.195.3.6鍵盤顯示電路.20第第 6 章章 軟件流程軟件流程.216.1 系統(tǒng)軟件界面.216.1.1 界面介紹.216.1.2 桌號選擇.216.1.3 菜品選擇.226.1.4 功能鍵說明.22

7、6.2 系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)流圖.222008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽6.3 系統(tǒng)功能基本代碼.236.3.1構造函數(shù).236.3.2啟動服務.236.3.3停止服務.236.3.4下發(fā)指令.24第第 7 章系統(tǒng)測試方案章系統(tǒng)測試方案 .27第第 8 章測試設備章測試設備 .28第第 9 章測試數(shù)據(jù)章測試數(shù)據(jù) .29第第 10 章結果分析章結果分析 .29第第 11 章實現(xiàn)功能章實現(xiàn)功能 .3011.1 結構功能.3011.2 應用功能.30第第 12 章特色章特色 .3112.1 結構特色.3112.2 功能特色.31參考文獻參考文獻.32附錄附錄.33附錄 a.33附錄 b.33

8、附錄 c.34附錄 d.352008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽6第 1 章 緒論隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，近年來出現(xiàn)了面向低成本設備無線聯(lián)網(wǎng)要求的zigbee 技術，它是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合于自動控制、遠程控制領域及家用設備聯(lián)網(wǎng)，我們采用zigbee 技術，可以為無線點餐系統(tǒng)提供很好的解決方案。目前的點餐系統(tǒng)主要有兩種：人工手工點單操作和無線點餐。人工手工點單操作也就是傳統(tǒng)的點餐方式，目前在市場上還是較為普遍，但是這種簡單的點餐方式存在的弊端主要表現(xiàn)為：人工傳遞浪費時間，效率低下，直接影響了翻臺率；經(jīng)營大規(guī)模菜系時單據(jù)多

9、、信息量大，而分單、傳菜等環(huán)節(jié)經(jīng)過的人越多越容易出問題，因而直接影響了服務質量，同時財務無法保證有效的監(jiān)督管理機制。無線點餐技術是基于 pda 掌上電腦和 802.11b 無線局域網(wǎng)技術的全智能餐飲信息服務系統(tǒng)，它能有效提高餐飲機構的服務質量和工作效率。但是這種無線點餐技術是半無線網(wǎng)絡化的組網(wǎng)技術，組網(wǎng)設備的種類比較多，各個節(jié)點需要通過電纜與以太網(wǎng)交換機相連，綜合布線比較麻煩，會給安裝帶來很大的不便。而且一旦布線出問題，會影響到餐廳的整個無線點餐系統(tǒng)，使其不能正常工作。 基于 zigbee 技術的無線點餐系統(tǒng)是點餐模式的重大革新。本文將對 zigbee 技術進行詳細的闡述，然后實現(xiàn)基于 zig

10、bee 技術的無線點餐系統(tǒng)。2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽7第 2 章 系統(tǒng)方案2.1 基本功能基本功能利用本套系統(tǒng)，服務員或顧客可以隨時隨地使用無線點餐終端進行點菜等工作，并即時把數(shù)據(jù)傳到后臺數(shù)據(jù)服務器。在數(shù)據(jù)服務器端，安裝有 zigbee 無線數(shù)據(jù)中心節(jié)點，可以在有效范圍內與無線點餐終端進行隨時隨地的通訊，并能夠準確快速地完成點餐等工作。它節(jié)省了人工傳遞的時間，提高了工作效率，直接提升了翻臺率；對于經(jīng)營單據(jù)多、信息量大的大規(guī)模菜系，更好地避免了分單、傳菜等環(huán)節(jié)人為的問題，從而直接提高了服務質量，同時也保證了更加有效的財務監(jiān)督管理機制。2.2 基本組成基本組成本系統(tǒng)由服務

11、員手持的帶 zigbee 無線數(shù)據(jù)通訊功能的無線點餐終端、或安裝在餐桌上的具有 zigbee 無線數(shù)據(jù)通訊功能的點餐終端，和連接在裝有無線點餐服務器軟件的基于 wince 的 270ep 嵌入式系統(tǒng)服務器端的 zigbee 無線數(shù)據(jù)中心組成。2.3 系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構系統(tǒng)由手持無線點餐終端或桌上的無線點餐終端、無線通訊節(jié)點及安裝了無線點餐服務器軟件的基于 wince 的 270-s 嵌入式系統(tǒng)組成。270-s 嵌入式系統(tǒng)無線通訊節(jié)點與無線點餐終端配合使用完成點菜系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)通訊功能。一臺 zigbee 無線通訊中心節(jié)點能夠以輪詢的方式與多臺無線點餐終端通訊。餐廳 zigbee 無線節(jié)點網(wǎng)絡，通

12、過在餐廳、吧臺、廚房、收銀臺、處理中心部署的 zigbee 節(jié)點設備構成了完整的無線通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)了信息處理的自動化。無線通信系統(tǒng)的 zigbee 中心節(jié)點、無線 zigbee 路由和無線點餐終端，構成一個蜂窩狀的通信網(wǎng)絡，任何一個節(jié)點以多調方式實現(xiàn)通信。 其中任何一個 zigbee路由器，負責與中心網(wǎng)絡的連接和數(shù)據(jù)中繼轉發(fā)；所有的 zigbee 路由器組成一個蜂2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽8窩網(wǎng)狀網(wǎng)絡，再與 zigbee 中心節(jié)點連接，中心節(jié)點設置在總服務臺，構建成一個完整的 zigbee 無線網(wǎng)絡，是個通信非常可靠的網(wǎng)絡結構。2.4 工作流程工作流程內置無線 zigb

13、ee 通信模塊的手持點餐終端，服務員通過手持的點餐終端處理顧客的點單，用戶訂單通過終端和大廳內的 zigbee 網(wǎng)絡自動的上傳到廚房和收銀臺，從而完成整個點餐過程。 2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽9第 3 章 功能與指標3.1 zigbee 技術簡介技術簡介zigbee 是一種無線連接技術的商業(yè)化命名，該無線連接技術主要解決低成本、低功耗、低復雜度、低傳輸速率、近距離的設備聯(lián)網(wǎng)應用。 國際上，ieee802.15.4 工作組及 zigbee 聯(lián)盟共同致力于該無線連接技術的推廣工作，其中，ieee802.15.4 工作組主要負責制定 zigbee 物理層及 mac 層的協(xié)議，

14、其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有標準，以便于今后不同廠商設備的互聯(lián)互通； zigbee聯(lián)盟則負責高層應用及市場推廣工作。而于 2002 年成立的 zigbee 聯(lián)盟如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設備公司的加入。目前，freescale、ti 等國際巨頭都已推出了比較成熟的 zigbee 開發(fā)平臺。 zigbee 標準基于 802.15.4 協(xié)議棧而建立，具備了強大的設備聯(lián)網(wǎng)功能，它支持三種主要的自組織無線網(wǎng)絡類型，即星型結構、網(wǎng)狀結構(mesh)和簇狀結構(cluster tree)，特別是網(wǎng)狀結構，具有很強的網(wǎng)絡健壯性和系統(tǒng)可靠性。3.2 zigbee 技術特點技術特點1、設備省電 zigbe

15、e 技術采用了多種節(jié)電的工作模式，可以確保兩節(jié)五號電池支持長達 6 個月到 2 年左右的使用時間； 2、通信可靠 zigbee 采用了 csmaca 的碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；mac 層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息； 3、網(wǎng)絡的自組織、自愈能力強zigbee 的自組織功能：無需人工干預，網(wǎng)絡節(jié)點能夠感知其他節(jié)點的存在，并確定連接關系，2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽10組成結構化的網(wǎng)絡； zigbee 自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點，節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等等，

16、網(wǎng)絡都能夠自我修復，并對網(wǎng)絡拓撲結構進行相應地調整，無需人工干預，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。 4、具備自組織、自愈能力的無線通信網(wǎng)絡才是無線點餐系統(tǒng)最理想的通信方式。5、成本低廉 設備的復雜程度低，且 zigbee 協(xié)議是免專利費的，這些可以有效地降低設備成本；6、zigbee 的工作頻段靈活，為免執(zhí)照頻段的 2.4ghz，就是沒有使用費的無線通信。7、網(wǎng)絡容量大 一個 zigbee 網(wǎng)絡可以容納最多 254 個從設備和一個主設備，一個區(qū)域內可以同時存在 200 多個 zigbee 網(wǎng)絡； 8、數(shù)據(jù)安全 zigbee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用 aes-128，同時各個應用

17、可以靈活確定其安全屬性。 3.3 zigbee 主要技術指標主要技術指標參數(shù)名稱 性能參數(shù)頻 段 2.4-2.483ghz通訊協(xié)議標準 ieee 802.15.4 zigbee網(wǎng)絡拓撲結構 網(wǎng)狀網(wǎng)、星型調制方式 dsss （o-qpsk）數(shù)據(jù)傳輸速率 最大 250kbps尋址方式 64 位 ieee 地址，8 位網(wǎng)絡地址數(shù)據(jù)加密 128-bit aes錯誤校驗 crc-16/32信道接入方式 csma-ca 和時隙化的 csma-ca信道數(shù) 162008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽11通信時延 15ms（激活或信道接入） ，30ms（設備搜索）第 4 章 實現(xiàn)原理4.1 系統(tǒng)硬件

18、結構系統(tǒng)硬件結構4.1.1 傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點一般由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)傳輸單元以及電源管理單元等模塊組成。在我們系統(tǒng)中，微處理器 atmega128 通過 spi 總線與射頻收發(fā)芯片 at86rf230 進行通信。數(shù)據(jù)采集單元主要對外界的信息進行感知和采集，包括光、溫度、濕度、加速度 、光電、液位、熱釋電、磁感應、壓力等傳感器。為適應多種應用，設計了通用接口，通用接口中有適配電路，以適應不同電參數(shù)部件直接接入系統(tǒng)。通常節(jié)點的輸出控制器即通過該通用接口接入。數(shù)據(jù)處理單元采用 atmel 公司的 8 位低功耗微處理器 atmega128l 作為控制核心。4.2.2 系統(tǒng)電源系統(tǒng)的電

19、源通常由電池提供，也可以由穩(wěn)壓模塊供給。2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽124.2.3 rf 收發(fā)芯片rf 收發(fā)芯片負責射頻信號的產(chǎn)生和接收解調，其基準時鐘由外部高精度的晶體振蕩器提供；同時要實現(xiàn)一些物理層和 mac 層的基本功能，例如編解碼、信道選擇、功率控制、接收機能量檢測(rssi)、鏈路質量指示(lqi)、空閑信道評估(cca)和硬件 crc 校驗等。在實現(xiàn)這些基本功能的前提下，rf 芯片應該盡量做到低功耗、高靈敏度和較小封裝。微控制器要有豐富的資源來完成對 rf 芯片的控制，以及對傳感器、各類應用接口和用戶接口的實時響應。通常協(xié)議棧需要占用 32 kb 左右的存儲空

20、間。4.2 at86rf230 性能和內部結構性能和內部結構4.2.1 性能參數(shù)在我們系統(tǒng)中，射頻收發(fā)芯片采用的是 atmel 公司的 at86rf230，at86rf230 是與 zigbeeieee802154 兼容的無線射頻收發(fā)芯片。它工作在 2.4 ghz ism 頻段，擁有 104db 鏈路預算，-101 db 的接收靈敏度和 3 db 的傳輸功率，從而減少網(wǎng)絡中所需節(jié)點設備的總數(shù)，大大降低了 ieee 802.15.4 系統(tǒng)的組網(wǎng)成本。所有 rf 關鍵器件(除了天線、晶振、去耦電容外)都集成在一塊芯片中，封裝形式采用 32 引腳、5 mm5mm09mm 大小的 qfn 封裝。由該芯

21、片所構成的設備僅需 6 個外部組件。4.2.2 終端節(jié)點終端節(jié)點通常是電池供電，發(fā)射模式下電流消耗為 17 ma，接收模式下為 15 ma，睡眠模式下僅為 o7a；工作電壓可達 1836v，內部有集成的 18v ldo。at86rf230 內部有 35 個可以通過 spi 控制時序訪問的 8 位寄存器，工作時有 8個基本狀態(tài)(可以根據(jù)需要擴展為 14 個)。片內發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩沖分別為2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽13129 字節(jié)和 130 字節(jié)，正好可以滿足 ieee802154 協(xié)議規(guī)定的最大幀長度 127 字節(jié)的要求。發(fā)送時需要加 2 字節(jié)的 crcl6 校驗碼

22、，接收時還要多加 1 字節(jié)的鏈路質量指示。4.3 網(wǎng)絡設備的硬件電路構成網(wǎng)絡設備的硬件電路構成4.3.1 設計原理模塊的數(shù)字接口為 atmega128l 與 at86rf230 之間的 spi 接口以及其他 4 條控制線。at-megal28l 是 atmel 公司的 8 位高性能的 avr 單片機。其基本特征有：采用 risc 構架，具有 135 條指令，工作在 16mhz 時吞吐率可達 16mips；片內具有128 kb flash、4 kb 片內 e2prom 和 8 kb sram，可以通過 isp 或 jtag 下載程序；工作頻率最高可達 16 mhz，工作電壓為 l.855v，掉電

23、模式下只有 o.1a 的工作電流。在本設計中 atmegal281 工作于內部為 8 mhz 的振蕩頻率下。如果要采用與 at86rf230 同步的外部時鐘信號，那么 clkm 引腳應接到 atmegal281 的 xtal1 腳上，并且熔絲位要設置為外部時鐘。at86rf230 的各種工作狀態(tài)中斷信號由 irq 腳控制，這里接到 atmegal28l 的 icpl 腳產(chǎn)生捕獲中斷，因為捕獲中斷可通過設置噪聲消除方式來減少外界的干擾，從而提高中斷的可靠性。有關 at86rf230 寄存器spi 讀 寫時序、狀態(tài)轉換圖及各種中斷控制的具體方法可以參閱參考文獻。還需注意，at86rf230 所接外

24、部晶振 x1 的長期工作頻率穩(wěn)定度要小于等于 40 ppm，并根據(jù)晶振和芯片的驅動能力選擇合適的負載電容。4.3.2 降低干擾對于模擬部分設計，為了降低其他部分的干擾，提高 rf 性能，需要采取抗干擾措施。例如，模擬電源輸入端增加磁珠或電感；at86rf230 模擬地和數(shù)字地2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽14要分開布線，并在一點接地；為了減小分布參數(shù)的影響，鋪地要盡可能大，并且要適當打上過孔；濾波用的電容也要盡量靠近芯片。另外，要注意阻抗匹配， at86rf230 天線端口為 2 路 100 的差分輸出，可直接接差分饋電的天線，但缺點是阻抗匹配和測試都比較困難，一般可以用巴

25、倫把 2 路 100 的差分輸出變換成一路 50 輸出，然后接各類單端饋電的天線。在控制 rf 信號輸出腳 pcb 導線的阻抗時，可以采用下圖所示的模型：天線饋線阻抗控制模型4.3.3 鍵盤設計鍵盤顯示通過如下電路實現(xiàn)，通過 zlg7290 鍵盤顯示控制芯片擴展按鍵部分，與控制處理器通過 i2c 總線實現(xiàn)按鍵數(shù)值的讀寫。為降低功耗，設備采用字段式液晶屏，通過 4 位總線與控制器相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。4.4 節(jié)點軟件設計節(jié)點軟件設計軟件設計主要包括射頻驅動、外圍電路控制和 zigbee 協(xié)議棧設計 3 個部分。軟件開發(fā)環(huán)2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽15境為免費的 avrst

26、udio+avrgcc，也采用的 atmel 免費提供的無線通信協(xié)議棧實現(xiàn)。基本過程為：網(wǎng)絡協(xié)調器首先初始化 wpan 信息數(shù)據(jù)庫，建立 zigbee 網(wǎng)絡，分配網(wǎng)絡 id號和 16 位網(wǎng)絡地址，初始化鄰居設備表，然后等待其他節(jié)點連接；網(wǎng)絡節(jié)點上電后，初始化內部資源、網(wǎng)絡節(jié)點的 wpan 信息數(shù)據(jù)庫，發(fā)送掃描信號請求連接，連接成功后，記錄下網(wǎng)絡id 和分配好的 16 位網(wǎng)絡地址，按功能設定向協(xié)調器發(fā)送信息。因為網(wǎng)絡節(jié)點一般為電池供電，所以在空閑時要進入休眠節(jié)能狀態(tài)。外圍電路控制主要是針對傳感器、開關等器件的控制，可根據(jù)不同需求對軟件進行相應的修改。第 5 章 硬件框圖5.1 系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)結構

27、圖無線點餐系統(tǒng)總體結構圖上圖描述了無線點餐系統(tǒng)的總體結構，直觀的反應了基于 zigbee 技術的系統(tǒng)框架，從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的 zigbee 節(jié)點中繼等特點。5.2 節(jié)點設備外型圖節(jié)點設備外型圖節(jié)點設備外型圖如下所示：2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽16系統(tǒng)外型圖系統(tǒng)內部結構圖5.3 系統(tǒng)電路框圖系統(tǒng)電路框圖5.3.1 ieee802.15.4 網(wǎng)絡設備基本構成ieee802.15.4 網(wǎng)絡設備基本構成2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽175.3.2 at86rf230 功能框圖at86rf230 功能框圖2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大

28、賽185.3.3 rf 芯片電路原理圖rf 芯片電路原理圖2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽195.3.4 控制器電路控制器電路2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽205.3.5 天線饋線阻抗控制模型天線饋線阻抗控制模型2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽215.3.6 鍵盤顯示電路鍵盤顯示電路2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽22第 6 章 軟件流程6.1 系統(tǒng)軟件界面系統(tǒng)軟件界面6.1.1 界面介紹基于 wince 的系統(tǒng)服務器基本界面上圖是一個簡單的無線點餐系統(tǒng)的服務器界面，能夠進行點菜啟動、接收多個手持客戶端的點菜信息并顯示等

29、基本功能。6.1.2 桌號選擇 顧客或服務員可以通過選擇軟件界面左上角的桌號下拉列表，選擇并確定桌號。6.1.3 菜品選擇顧客或服務員可以通過選擇軟件界面中間部分菜品清單，以確定顧客所點的菜肴。2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽236.1.4 功能鍵說明在軟件界面下方有三個功能鍵：1啟動服務器：在顧客點餐之前，應先點擊此按鈕，啟動數(shù)據(jù)服務器，從而用以接受顧客的點餐信息。2開始點菜：在顧客點餐之前，先點擊此按鈕，啟動客戶端點菜功能，從而用以錄入顧客的點餐信息到客戶端，發(fā)送至服務器。3結束點菜：當顧客點餐結束后，點擊此按鈕，完成確認點餐。6.2 系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)流圖系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)流圖開始

30、服務器軟件啟動服務器成功？連接好硬件設備服務器發(fā)送開始點菜指令手持設備2開始點菜服務器軟件接收點菜信息解析各個設備點菜信息并顯示yesno手持設備n開始點菜手持設備1開始點菜.手持設備3開始點菜結束點菜6.3 系統(tǒng)功能基本代碼系統(tǒng)功能基本代碼本系統(tǒng)采用 c#編程，系統(tǒng)中與無線基站的通信已經(jīng)封裝到動態(tài)鏈接庫smeshcompactlistener.dll 中，服務器程序只需要調用該鏈接庫的幾個接口即可很方便的進行設備初始化、操作設備和接收數(shù)據(jù)這些功能。首先介紹一下 smeshcompactlistener.dll，該組件是用于 compact framework 2.0應用程序和無線傳感器節(jié)點進

31、行數(shù)據(jù)通訊的中間件組件，該組件對外提供的對象名為 smeshserver，完整命名空間為 smeshlister. smeshserver，該對象提供的主要方法有：6.3.1 構造函數(shù)public smeshserver(string datasource,string commidorremoteip,int baudrateorremoteport)datasource:數(shù)據(jù)來源，當前必須為“smb510”，表示數(shù)據(jù)接收的基站類型；commidorremoteip:不同的數(shù)據(jù)來源代表不同的含義，表示串口號或遠程服務器地址，當前只能是串口號，如“com1”；2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學

32、生嵌入式設計大賽24baudrateorremoteport: 不同的數(shù)據(jù)來源代表不同的含義，波特率或服務器端口，但前只表示波特率，一般是 9600。6.3.2 啟動服務public void startserver()開始數(shù)據(jù)接收。6.3.3 停止服務public void dispose()停止數(shù)據(jù)接收并銷毀該對象。6.3.4 下發(fā)指令public bool senddownstream(ushort nodeid,interactivetype interactivetype, inputstyle inputstyle, enabledec enabledec, fullscore f

33、ullscore, string objectcode)用于向無線節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)nodeid:結點編號，如果為 65535 則表示向所有節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)interactivetype:交互類型，類型為smeshlister.interactivetypeinputstyle:輸入類型，類型為smeshlister. inputstyleenabledec:是否允許小數(shù)，類型為smeshlister. enabledecfullscore:滿分類型，類型為smeshlister. fullscoreobjectcode:下發(fā)的字符串，要么全是數(shù)字，要么全是 a-f 的字母，長度不能超過 6如果下發(fā)成功

34、，返回 true，否則，返回 false。該對象的事件是:onpackagerecieved(userinteractive userinteractive)2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽25在接收到一個完整的數(shù)據(jù)包后觸發(fā),其中的 userinteractive 為接收到的有效數(shù)據(jù)，userinteractive 的定義如下： public string interactiveaction;交互數(shù)據(jù) public float interactivescore;交互分數(shù) public byte interactivetype;交互類型 public ushort nodeid

35、;節(jié)點編號 public float voltage;節(jié)點電壓下面將對服務器軟件的各個實現(xiàn)的代碼進行簡單的敘述。設備連接好之后，首先要啟動服務器，服務器啟動代碼實現(xiàn)如下： /* * 函數(shù)名：btnstart_click_1 * 函數(shù)介紹：事件函數(shù)，相應按鈕btnstart的點擊事件，初始化無線基站 * 調用啟動接收數(shù)據(jù)指令，調用啟動服務器命令 * 入口參數(shù)：object sender, eventargs e * 出口參數(shù)：(無) * 返回值：(無) */ private void btnstart_click_1(object sender, eventargs e) smeshserver

36、 = new smeshserver(smb510, com1, 57600);/初始化無線通信模式和接口 smeshserver.onpackagerecieved += new smeshserver.packagerecievedhandler(smeshserver_onpackagerecieved);/啟動接收數(shù)據(jù)函數(shù) smeshserver.startserver();/啟動服務器 this.txtdataout.text = ; this.txtdataout.text += 點菜系統(tǒng)啟動！; setcheckdish(false);/將所有菜系復選框初始化為未選中 setch

37、eckstate(false);/初始化手持設備對應的菜系是否選中的變量 上面的代碼可以看見關鍵代碼就是首先要定義無線模塊的對象，并且設置好串口和串口波特2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽26率。啟動服務器后，軟件服務器將要對各個客戶設備端發(fā)送開始點菜指令，開始點菜代碼實現(xiàn)如下： /* * 函數(shù)名：btnsend_click * 函數(shù)介紹：事件函數(shù)，相應按鈕btnsend的點擊事件，調用開始命令，控制客戶端 * 入口參數(shù)：object sender, eventargs e * 出口參數(shù)：(無) * 返回值：(無) */ private void btnsend_click(o

38、bject sender, eventargs e) setcheckdish(false);/將所有菜系復選框初始化為未選中 setcheckstate(false);/初始化手持設備對應的菜系是否選中的變量 this.txtdataout.text = ; this.txtdataout.text += 開始點菜！; /接口類的開始命令smeshserver.senddownstream(0 xffff, interactivetype.itselect, inputstyle.isdigital, enabledec.edenable, fullscore.fs10, abcdef);

39、smeshserver.senddownstream 就是實現(xiàn)點菜功能的關鍵函數(shù)，里面的參數(shù)按照上述參數(shù)設置即可。 服務器軟件給客戶端發(fā)送點菜指令后，將啟動接收客戶端的點菜信息的函數(shù)，服務器軟件接收到客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)后就會進入函數(shù) smeshserver_onpackagerecieved（），并在該函數(shù)中解析數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)。服務器軟件接收手持客戶端點菜信息代碼實現(xiàn)如下： /* * 函數(shù)名：smeshserver_onpackagerecieved * 函數(shù)介紹：通過串口接收到數(shù)據(jù)后，解析數(shù)據(jù)并且在界面上進行顯示 * 入口參數(shù)：userinteractive userinteractive 描述

40、了數(shù)據(jù)的具體信息，具體查看該結構體的定義 * 出口參數(shù)：(無) * 返回值：(無) */ void smeshserver_onpackagerecieved(userinteractive userinteractive) displaydata(userinteractive.nodeid.tostring() + userinteractive.interactiveaction.tostring();/接收到數(shù)據(jù)后，解析數(shù)據(jù)并且在界面上進行顯示 2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽27點菜結束后，必須執(zhí)行結束服務器命令，否者服務器退出時將要出錯。結束點菜代碼實現(xiàn)如下：/*

41、 * 函數(shù)名：btnend_click_1 * 函數(shù)介紹：事件函數(shù)，相應按鈕btnend的點擊事件，執(zhí)行結束服務器命令 * 入口參數(shù)：object sender, eventargs e * 出口參數(shù)：(無) * 返回值：(無) */ private void btnend_click_1(object sender, eventargs e) smeshserver.dispose();/執(zhí)行結束服務器命令,執(zhí)行后將不再接收數(shù)據(jù) this.txtdataout.text = ; this.txtdataout.text += 結束點菜！ ; setcheckdish(false);/將所有菜

42、系復選框初始化為未選中 setcheckstate(false);/初始化手持設備對應的菜系是否選中的變量 第 7 章 系統(tǒng)測試方案多個客戶端可同時進行：1通過服務器端的“啟動服務器”按鈕，啟動服務器；2通過服務器端的“開始點菜”按鈕，啟動客戶端點菜功能；3通過手持客戶端進行點菜；4點菜信息在服務器端顯示；5檢驗客戶端與服務器端是否可以進行信息交換。6驗證點餐信息是否與輸入一致；7通過服務器端的“結束點菜”按鈕，結束點菜功能。2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽28第 8 章 測試設備測試設備：基于 zigbee 技術的無線點餐系統(tǒng)客戶端：系統(tǒng)外型圖系統(tǒng)內部結構圖服務器端：基于

43、wince 的系統(tǒng)服務器基本界面2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽29第 9 章 測試數(shù)據(jù)客戶端輸入：客戶端 1（1 號桌）：宮爆雞丁、魚香肉絲客戶端 2（2 號桌）：北京烤鴨第 10 章 結果分析服務器端輸出：客戶端 1（1 號桌）：宮爆雞丁、魚香肉絲客戶端 2（2 號桌）：北京烤鴨由系統(tǒng)測試，說明客戶端與服務器端之間信息交換情況良好，結果輸出正確。2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽30第 11 章 實現(xiàn)功能11.1 結構功能結構功能270-s 嵌入式系統(tǒng)無線通訊節(jié)點與無線點餐終端配合使用完成點菜系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)通訊功能。一臺 zigbee 無線通訊中心節(jié)點能夠

44、以輪詢的方式與多臺無線點餐終端通訊。餐廳 zigbee 無線節(jié)點網(wǎng)絡，通過在餐廳、吧臺、廚房、收銀臺、處理中心部署的 zigbee 節(jié)點設備構成了完整的無線通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)了信息處理的自動化。無線通信系統(tǒng)的 zigbee 中心節(jié)點、無線 zigbee 路由和無線點餐終端，構成一個蜂窩狀的通信網(wǎng)絡，任何一個節(jié)點以多調方式實現(xiàn)通信。 其中任何一個 zigbee路由器，負責與中心網(wǎng)絡的連接和數(shù)據(jù)中繼轉發(fā)；所有的 zigbee 路由器組成一個蜂窩網(wǎng)狀網(wǎng)絡，再與 zigbee 中心節(jié)點連接，中心節(jié)點設置在總服務臺，構建成一個完整的 zigbee 無線網(wǎng)絡，是個通信非?？煽康木W(wǎng)絡結構。11.2 應用功能應用

45、功能利用本套系統(tǒng)，服務員或顧客可以隨時隨地使用無線點餐終端進行點菜等工作，并即時把數(shù)據(jù)傳到后臺數(shù)據(jù)服務器。在數(shù)據(jù)服務器端，安裝有 zigbee 無線數(shù)據(jù)中心節(jié)點，可以在有效范圍內與無線點餐終端進行隨時隨地的通訊，并能夠準確快速地完成點餐等工作。2008 第四屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設計大賽31第 12 章 特色12.1 結構特色結構特色270-s 嵌入式系統(tǒng)無線通訊節(jié)點與無線點餐終端配合使用完成點菜系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)通訊功能。一臺 zigbee 無線通訊中心節(jié)點能夠以輪詢的方式與多臺無線點餐終端通訊。餐廳 zigbee 無線節(jié)點網(wǎng)絡，通過在餐廳、吧臺、廚房、收銀臺、處理中心部署的 zigbee 節(jié)點設備構成了完整的無線通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)了信息處理的自動化。無線通信系統(tǒng)的 zigbee 中心節(jié)點、無線 zigbee 路由和無線點餐終端，構成一個蜂窩狀的通信網(wǎng)絡，任何一個節(jié)點以多調方式實現(xiàn)通信。 其中任何一個 zigbee路由器，負責與中心網(wǎng)絡的連接和數(shù)據(jù)中繼轉發(fā)；所有的 zigbee 路由器組成一個蜂窩網(wǎng)狀網(wǎng)