無線點菜系統(tǒng)服務(wù)端的設(shè)計.doc

摘要無線點菜系統(tǒng)是餐飲服務(wù)管理系統(tǒng)的一個重要組成部分。本文分析了國內(nèi)市場現(xiàn)有的各種點菜系統(tǒng)的優(yōu)缺點,提出了一種低成本的無線點菜終端的解決方案。本文分別從無線網(wǎng)絡(luò)、終端操作系統(tǒng)、終端圖形顯示系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器四個方面對整個系統(tǒng)做了詳細的介紹與分析。通過對幾種無線傳輸方式的比較,本文采用了具有方便組網(wǎng)、通信可靠、成本低、靈活性高、可移動性強和吞吐量大的無線局域網(wǎng)方式進行數(shù)據(jù)傳輸。在服務(wù)器端設(shè)計中,本文利用Red Hat Enterprise Linux 4作為開發(fā)平臺，能有效處理多個客戶端傳輸過來的信息和數(shù)據(jù)，并提供無線驅(qū)動的接口，通過wifi與客戶端進行數(shù)據(jù)傳輸。MySQL作為全球應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫，不僅具有其體積小、速度快和開放源碼等特點，而且其總體擁有成本低，能降低無線點菜系統(tǒng)的成本。整個點菜系統(tǒng)采用C/S的網(wǎng)絡(luò)通信模式，能進行服務(wù)器端和客戶端的同步數(shù)據(jù)交換。最后，本文對無線點菜系統(tǒng)服務(wù)器端作出進一步的分析和總結(jié),肯定了嵌入式系統(tǒng)以及無線局域網(wǎng)技術(shù)廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵字：無線點菜；Linux；MySQL；無線局域網(wǎng)；嵌入式注：本設(shè)計（論文）題目來源于教師的國家級（或部級、省級、廳級、市級、校級、企業(yè)）項目，項目編號為：_.AbstractWireless-Ordering-System is an important component of the restaurant service management system. This paper analyzes the existing domestic marketamongthe advantages and disadvantages of various Ordering-System，provided a low-cost solution for wireless ordering terminal. This paper provided a detailed description and analysis in four areas including the wireless network, terminal operating system, terminal server graphics display system and database of the entire system. Compared with the comparison of several wireless transmission, we chose to use wireless LAN data transmission mode that communication is convenient, reliable, low cost, high flexibility, mobility and other characteristics of strong and throughput. The design of the server side, we use Red Hat Enterprise Linux 4 as a development platform that can effectively deal with multiple clients over the information and data transmission, and wireless-driven interface with the client through the wifi data transmission. As the worlds most widely used MySQL database, not only its small size, speed and open source and other characteristics, and its low total cost of ownership can reduce the cost of wireless ordering system. The ordering system uses C/S network communication model, capable of server-side and client-side synchronous data exchange. Finally, the server of Wireless-Ordering-System make further analysis and summary of certain embedded systems and wireless local area network technology broad application prospects.Key words: Wireless-Order-System , MySQL , WLAN , Embedded目錄1 緒論11.1引言11.2國內(nèi)發(fā)展概況21.3論文的主要工作32無線點菜系統(tǒng)的環(huán)境搭建52.1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)52.2點菜服務(wù)端的安裝52.2.1Linux的起源和發(fā)展52.2.2點菜系統(tǒng)服務(wù)器的安裝62.2.3MySQL安裝82.3點菜服務(wù)端的嵌入式環(huán)境搭建92.3.1交叉編譯工具鏈92.3.2建立tftp服務(wù)器112.3.3配置NFS服務(wù)器123無線點菜系統(tǒng)的服務(wù)端與客戶端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計143.1無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計143.1.1無線局域網(wǎng)143.1.2IEEE 802.1lb體系結(jié)構(gòu)143.2點菜客戶終端無線硬件設(shè)備153.3點菜服務(wù)端和客戶終端的調(diào)試連接方式184無線點菜系統(tǒng)服務(wù)端軟件設(shè)計194.1點菜軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計194.2服務(wù)端數(shù)據(jù)庫需求分析204.2.1數(shù)據(jù)流圖204.2.2數(shù)據(jù)字典224.2.3“轉(zhuǎn)換”的說明245點菜系統(tǒng)服務(wù)端功能實現(xiàn)255.1技術(shù)架構(gòu)255.2服務(wù)端的設(shè)計255.2.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計255.2.2模塊設(shè)計26結(jié)論30參考文獻31致謝32附錄A331 緒論1.1 引言目前大多數(shù)酒店由于規(guī)模的限制，忽略了點菜系統(tǒng)的重要性，而本系統(tǒng)專為具有一定規(guī)模和經(jīng)濟條件的大型酒店設(shè)計。以降低人力成本，提高人員工作效率，加快各部分人為環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流通速度為前提，降低經(jīng)營成本，提高利潤。通過集成從顧客訂桌、點菜、上菜到結(jié)賬等一系列功能，為每個環(huán)節(jié)明確分工，并通過可視化的軟件支持，有效減小了人為錯誤的概率，是酒店管理更加規(guī)范化。當前，數(shù)碼點菜已十分普及。因為引進現(xiàn)代化的管理模式與技術(shù)可以提升酒店形象，同時提高工作效率、管理水平以及顧客的滿意程度。此外，在實現(xiàn)無紙化操作，節(jié)約成本方面，與傳統(tǒng)的點菜模式相比數(shù)碼點菜機也有它獨特的優(yōu)勢。正是出于這些目的，本文給出了一種基于Linux+ARM的嵌入式點菜系統(tǒng)設(shè)計方法1。無線點菜系統(tǒng)，或稱無線點餐系統(tǒng)，就是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、無線技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，取代傳統(tǒng)的紙和筆，進行電子點菜操作的系統(tǒng)。是餐飲企業(yè)實現(xiàn)信息化改造、提升管理水平、提高運作效率的重要手段。 無線點菜系統(tǒng)由硬件和軟件構(gòu)成。系統(tǒng)硬件主要包括手持無線終端、無線基站（或無線收發(fā)器）、主控計算機以及打印機等部件；系統(tǒng)軟件主要是餐飲管理軟件。無線點菜系統(tǒng)的信息流動主要跨越三個區(qū)域：用餐區(qū)、款臺區(qū)和廚房區(qū)。系統(tǒng)的核心是位于吧臺的主控計算機。手持終端通過無線的方式與主控計算機進行通信，從事開臺、換臺、并臺、點菜、退菜、申請結(jié)賬等系列操作，以及實現(xiàn)下載菜單信息、桌臺信息、發(fā)送工號等輔助功能。安裝于廚房區(qū)的廚房終端通過無線方式接收主控計算機發(fā)送過來的菜品信息，并進行打印，供廚師烹飪和傳菜員傳菜。主控計算機上的餐飲管理軟件不僅起到控制作用，對各終端發(fā)送過來的信號進行分析、加工、處理和回饋，也實現(xiàn)統(tǒng)計、管理等一系列功能。 1.2 國內(nèi)發(fā)展概況20世紀70年代以前，餐飲業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的人工服務(wù)方式，隨著20世紀下半葉新科技的發(fā)展，尤其是與計算機相關(guān)的信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始意識到進行餐飲業(yè)信息化的重要性，一些餐飲服務(wù)系統(tǒng)、餐飲管理系統(tǒng)也相繼開發(fā)研制成功并投入使用，給餐飲業(yè)帶來了新的生機。國外在20世紀70年代，國內(nèi)在80年代末開始出現(xiàn)餐飲服務(wù)管理系統(tǒng)的雛形，即在總服務(wù)臺設(shè)置PC機及與之相連的打印機等外圍設(shè)備，實現(xiàn)基本的結(jié)帳、核算、打印收據(jù)等簡單功能。這個時期餐飲服務(wù)管理系統(tǒng)的概念實際上只是企業(yè)內(nèi)部財務(wù)管理的電算化，還算不上真正意義上的餐飲服務(wù)管理系統(tǒng)，但是它打開了新科技進入服務(wù)行業(yè)的大門。80年代末至90年代中期隨著局域網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了以觸摸屏為交互終端，使用C/S（Client/Server）和B/S（Browser/Server）體系結(jié)構(gòu)的餐飲服務(wù)管理系統(tǒng)。這時都以有線的方式進行系統(tǒng)連接。20世紀90年代至今Internet在技術(shù)方面有了重大突破，寬帶技術(shù)、動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的使用和完善，使得Internet的信息傳遞和交互更加便利，網(wǎng)絡(luò)逐漸成為人們生活不可缺少的一部分。Internet也進一步擴展了餐飲服務(wù)管理系統(tǒng)的概念，人們可以遠程定餐、叫餐、網(wǎng)上支付。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使我們隨時隨地進行網(wǎng)絡(luò)通訊，此時出現(xiàn)了應(yīng)用紅外技術(shù)、藍牙技術(shù)、802.11系列技術(shù)的餐飲服務(wù)管理系統(tǒng)。如2000年，北京食苑星技術(shù)有限公司將藍牙技術(shù)應(yīng)用于點菜服務(wù)；北京辰森偉業(yè)軟件開發(fā)有限公司開發(fā)了一卡通管理系統(tǒng)并成功運行在天津家和巨無霸海鮮城；2002年上海科升科技信息有限公司采用無線通訊技術(shù)，利用智能掌上電腦實現(xiàn)了從預(yù)訂、開臺、點菜，加菜、退菜、催菜、廚房出菜監(jiān)控管理到顧客結(jié)帳全過程一體化的管理等等。當今我國整體的餐飲服務(wù)管理技術(shù)水平與國際先進水平還有一段距離，尤其是在信息管理、數(shù)據(jù)挖掘方面差距較大，中餐是個性化很強的行業(yè)，國外產(chǎn)品不能夠很好的滿足我國實際需要，因此在服務(wù)信息化方面我國有著較大的發(fā)展?jié)摿?。根據(jù)實際需要，以臺號作為顧客識別標志，顧客可隨時隨地點菜，既有有線局域網(wǎng)豐富的資源，又不受位置和網(wǎng)線的限制。無線局域網(wǎng)最高可達11Mbit/s的速度，確保可立即得到反饋結(jié)果，極大的提高了工作效率和服務(wù)質(zhì)量。它使用通用PDA加無線網(wǎng)卡或使用集成通訊模塊的專用PDA：一般采用802.11b無線局域網(wǎng)技術(shù)組建無線局域網(wǎng)，要求無線接入點一般具有交換或路由功能，有效通訊距離可達100米，最高可達300米，能夠真正實現(xiàn)移動點菜，達到近乎完美的效果，但設(shè)備投資較大，現(xiàn)階段推廣難度比較大。由此可見，餐飲管理系統(tǒng)一般由具有無線通訊功能的終端，和無線通訊主模塊相連的作為管理中心的服務(wù)器，作為連接集線器的HUB，各廚房出單打印機，經(jīng)理、財務(wù)、倉庫等查詢管理終端構(gòu)成。應(yīng)用此系統(tǒng)，顧客通過無線終端可在移動過程中完成點菜，查詢菜的原料組成，禁忌等信息；點菜結(jié)束后，通過無線方式實現(xiàn)與計算機收銀管理系統(tǒng)進行無線數(shù)據(jù)交換，信息直接傳送到服務(wù)臺的服務(wù)器上，相關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫，同時數(shù)據(jù)被分類處理送到相應(yīng)的部門，如廚房根據(jù)它制作顧客所點的菜，酒水部根據(jù)它送酒水等等。實現(xiàn)從點菜、出菜、加菜、撤菜等全過程自動化，飯后顧客憑臺號結(jié)帳，整個流程極大的提高了點菜與結(jié)賬的效率。并且管理系統(tǒng)通過分級管理權(quán)限的設(shè)置，經(jīng)理、財務(wù)等管理部門可調(diào)出相應(yīng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算機將給出分析圖和走勢圖，并可打印各種報表，根據(jù)這些信息制定企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。倉庫可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)進行監(jiān)督分析，實時補充菜品等。系統(tǒng)對各個操作環(huán)節(jié)進行全面的計算機管理，取消手工操作，為企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理提供便利。可以看出無線餐飲管理系統(tǒng)在餐飲行業(yè)的使用，具有以下一些明顯的優(yōu)點3：(1)無線方案不僅可以實現(xiàn)高速上網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)連接速度可達到10M以上，充分滿足用戶所需帶寬。(2)安裝施工迅速，不受時間限制，不會影響客人和飯店的正常業(yè)務(wù)。(3)不會破壞已裝修好的客房，不會對各種設(shè)施造成損壞。(4)便于網(wǎng)絡(luò)的管理。維護非常方便，大大優(yōu)于有線網(wǎng)絡(luò)。(5)對飯店以后的網(wǎng)絡(luò)再升級，方便且迅速。不像有線網(wǎng)絡(luò)那樣較難拆除。1.3 論文的主要工作由前面的分析可以得出，無線點菜終端是現(xiàn)代化餐飲管理大系統(tǒng)中的一個有機組成部分，點菜系統(tǒng)的差別關(guān)鍵在于無線點菜終端實現(xiàn)方式的不同，目前市場上出現(xiàn)的產(chǎn)品，低檔產(chǎn)品信息量有限，參考傳統(tǒng)菜單，只能進行簡單的無線數(shù)據(jù)傳送功能：而高檔產(chǎn)品，功能過于復(fù)雜，擁有太多不必要的功能的，背離了點菜的本意。所以市場急需一種價格適當，功能恰到好處適合廣大餐飲企業(yè)的中檔產(chǎn)品，因此我們決定開發(fā)一款中檔產(chǎn)品來滿足市場的需要。針對無線點菜終端這種非常具體的應(yīng)用場合，既要求成本低廉，集成度盡量高，盡量減少外圍器件，又要有豐富的軟硬件資源，具有文字處理，彩色圖片顯示，無線通訊等處理能力，綜合考慮各個方面的因素，采用嵌入式Linux+ARM系統(tǒng)是最適合的解決方案，本文研究基于嵌入式的無線點菜終端4。由于本論文只負責無線點菜系統(tǒng)服務(wù)器端的設(shè)計，研究的主要內(nèi)容按如下章節(jié)組織：第一，緒論，介紹無線點菜系統(tǒng)的概念、國內(nèi)點菜系統(tǒng)的發(fā)展和本論文所要做的主要工作；第二，無線點菜系統(tǒng)所使用的服務(wù)器操作系統(tǒng)的介紹和其優(yōu)勢，以及搭建嵌入式開發(fā)環(huán)境平臺包括Linux和MySQL的安裝；第三，無線點菜系統(tǒng)服務(wù)器與客戶端無線局域網(wǎng)的設(shè)計與調(diào)試，無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和服務(wù)器、客戶端無線模塊的設(shè)計與調(diào)試；第四，無線點菜系統(tǒng)服務(wù)器端軟件的設(shè)計，需求分析、數(shù)據(jù)庫表的建立和信息的相互轉(zhuǎn)換；第五，無線點菜系統(tǒng)服務(wù)器端的總體模塊和功能實現(xiàn)，包括了服務(wù)器端技術(shù)構(gòu)架、環(huán)境配置和模塊設(shè)計等。2 無線點菜系統(tǒng)的環(huán)境搭建2.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)本文實現(xiàn)的無線點菜系統(tǒng)主要由客戶端、計算機網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器三部分組成，點菜終端與服務(wù)器通過無線網(wǎng)絡(luò)相連接。整體結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。圖2.1無線點菜系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)布局2.2 點菜服務(wù)端的安裝2.2.1 Linux的起源和發(fā)展Linux是一個誕生于網(wǎng)絡(luò)、成長于網(wǎng)絡(luò)且成熟于網(wǎng)絡(luò)的奇特的操作系統(tǒng)。1991年，芬蘭大學生Linus Torvalds萌發(fā)了開發(fā)一個自由的UNIX操作系統(tǒng)的想法，當年，Linux就誕生了，為了不讓這個羽毛未豐的操作系統(tǒng)矢折，Linus將自已的作品Linux通過Internet發(fā)布。從此一大批知名的、不知名的電腦黑客、編程人員加入到開發(fā)過程中來，Linux逐漸成長起來5。 Linux一開始是要求所有的源碼必須公開，并且任何人均不得從Linux交易中獲利。然而這種純粹的自由軟件的理想對于Linux的普及和發(fā)展是不利的，于是Linux開始轉(zhuǎn)向GPL，成為GNU陣營中的主要一員。 現(xiàn)在，Linux憑借優(yōu)秀的設(shè)計，不凡的性能，加上IBM、INTEL、CA、CORE、ORACLE等國際知名企業(yè)的大力支持，市場份額逐步擴大，逐漸成為主流操作系統(tǒng)之一。計算機在應(yīng)用中可以分為桌面應(yīng)用（工作站/客戶機）和服務(wù)器應(yīng)用，桌面應(yīng)用直接面向客戶，實現(xiàn)一些個性化的工作；服務(wù)器應(yīng)用則是一些后臺處理系統(tǒng)，實現(xiàn)一些共性的服務(wù)工作。對于桌面應(yīng)用來說，易用性十分重要，而對于服務(wù)器而言，性能可靠、穩(wěn)定才是更重要的。Linux操作系統(tǒng)是一種類UNIX操作系統(tǒng)，其設(shè)計上對穩(wěn)定性的考慮比易用性考慮要多得多，它不是一種桌面系統(tǒng)，它也不是為了取代桌面系統(tǒng)而出現(xiàn)的。所以作為服務(wù)器，Linux優(yōu)于Windows，但低于Unix。由于Unix的使用費用過高，Linux具有開源、低廉和實用的優(yōu)點，Linux成為本論文所選用的操作系統(tǒng)。綜合分析而言，Linux具有以下幾點優(yōu)點6：1） 提供了先進的網(wǎng)絡(luò)支持：內(nèi)置TCP/IP協(xié)議； 2） 真正意義上的多任務(wù)、多用戶操作系統(tǒng)； 3） 與UNIX系統(tǒng)在源代碼級兼容，符合IEEE POSIX標準； 4） 核心能仿真FPU； 5） 支持數(shù)十種文件系統(tǒng)格式； 6） 完全運行于保護模式，充分利用了CPU性能； 7） 開放源代碼，用戶可以自己對系統(tǒng)進行改進； 8） 采用先進的內(nèi)存管理機制，更加有效地利用物理內(nèi)存；2.2.2 點菜系統(tǒng)服務(wù)端的安裝Red Hat Linux是最成熟的一種Linux發(fā)行版，其無論在銷售還是裝機量上都是市場上的老大。在中國老一輩Linux愛好者中幾乎都是RedHat的使用者。2004年4月30日，Red Hat公司正式停止對Red Hat 9.0版本的支持，標志著Red Hat Linux的免費時代正式結(jié)束。從此Red Hat公司不再開發(fā)桌面版的Linux發(fā)行包，而將全部力量集中在服務(wù)器版的開發(fā)上，也就是Red Hat Enterprise Linux版。 2005年10月RHEL4發(fā)布。RedHat Linux樸實、簡潔、穩(wěn)定，是作為商業(yè)應(yīng)用、鉆研Linux的好平臺。故本論文服務(wù)器所使用的操作系統(tǒng)也是Linux家族中的一員Red Hat Enterprise Linux 4（簡稱“RHEL4”）。本論文是使用RHEL4光盤(共4張)進行，簡單描述RHEL4的安裝方法：1. 插入RHEL 4的光盤，從光驅(qū)啟動。2.看到 boot: 提示后按回車，直接安裝 RHEL 43.選擇安裝要使用的語系。4.選擇鍵盤的類型。5.分區(qū)的劃分。最好手動，注意自己的資料別搞丟掉。swap是虛擬記憶體一樣，一般是自己內(nèi)存的2倍。至少還要建立一個“ / ”，然后輸入分區(qū)大小。也可以劃分“boot”，大小不用太大。最好再加個“root”。6.設(shè)定開機管理程序，可以使用“GRUB”，然后選擇這個程序可以管理哪些作業(yè)系統(tǒng)，如果沒有XP，2003等系統(tǒng)，只能看到RHEL的項目。7.網(wǎng)絡(luò)的設(shè)定，根據(jù)需求，是用DHCP還是手動配置IP。然后設(shè)定主機名稱。再來就是網(wǎng)關(guān)，DNS等信息。8.防火墻的設(shè)定，默認是啟用的。下面是設(shè)定開啟哪些服務(wù) PORT。也可以停用防火墻。9.選擇要安裝的語系?？梢赃x擇個或者多個，最好把English(US)裝上，然后再選擇自己要用的，記得上面選擇一個默認的。10.選擇自己的時區(qū)。11.設(shè)定root(根用戶)的密碼。12.設(shè)定要安裝的套件，可以默認安裝，也可自己定制。定制里自己可以選擇需要的組件。最好是定制，要不然會少很多組件。有一些組件選擇時，每一個組件里還有很多詳細的小組件。自己看去。13.點下一步，讓系統(tǒng)自己安裝，中間會要換光盤。14.重啟后進入授權(quán)界面，日期時間，顯示設(shè)定，前面是要同意的，時間日期還有顯示設(shè)定，自己根據(jù)情況選擇。15. Red Hat注冊。16.添加用戶，可以在這里加用戶，可以加也可以不加。17.配置Linux環(huán)境和裝別的組件。18.在XWINDOW窗口登入，用戶就可以進入Linux桌面。2.2.3 MySQL安裝在Linux/UNIX操作系統(tǒng)中,使用數(shù)據(jù)庫,一般會用到mysql。本文是在RHEL4中安裝MySQL，其過程如下：1.下載mysql到RHEL4系統(tǒng)中,也可以用共享的方法或FTP從其他計算機復(fù)制(我使用的是mysql-4.0.18.tar.gz)2.把mysql解壓到/usr/local# tar zxvf mysql-4.0.18.tar.gz C /usr/local 3.進入解壓目錄# cd /usr/local/mysql-4.0.184.進行編譯前的配置,指定安裝位置為/usr/local/mysql#./configure -prefix=/usr/local/mysql5.編譯成二進制安裝文件(這步大約20分鐘左右才能完成,機器的配置不同,時間也會不同)#make6.測試(這步可以不做,這個步驟所用時間也比較長)#make test7.安裝編譯好的二進制文件#make install8.初始化數(shù)據(jù)庫(這步會創(chuàng)建mysql數(shù)據(jù)庫,相當于在SQLServer中創(chuàng)建系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和用戶數(shù)據(jù)庫)# /usr/local/mysql/bin/mysql_install_db9.創(chuàng)建mysql所需的用戶和組# groupadd mysql# adduser g mysql mysql10把/usr/local/mysql及其子目錄的擁有者改為root，擁有組改為mysql，把/usr/local/mysql/var的擁有者改為mysql(使用mysql用戶啟動mysql時,mysql必須對mysql中的數(shù)據(jù)庫有讀取權(quán)限)# chown -R root /usr/local/mysql# chgrp -R mysql /usr/local/mysql# chown -R mysql /usr/local/mysql/var11啟動mysql數(shù)據(jù)庫服務(wù),并指定后臺運行# /usr/local/mysql/bin/mysqld_safe -user=mysql &22更改數(shù)據(jù)庫管理員密碼,默認管理員為root,密碼為空,我設(shè)置的密碼為123# /usr/local/mysql/bin/mysqladmin -u root password 12323使用客戶端工具，以管理員身份登錄mysql服務(wù)器，看是否成功# /usr/local/mysql/bin/mysql -u root -pmysqlexit#2.3 點菜服務(wù)端的嵌入式環(huán)境搭建前面一章描述了本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，為了更好的滿足應(yīng)用需求，需要對這些資源進行改造，以得到合乎要求，性能更好的系統(tǒng)。2.3.1 交叉編譯工具鏈交叉編譯工具鏈的目的是為了在一個平臺體系結(jié)構(gòu)下(如X86PC機)能編譯、鏈接、處理和調(diào)試另一個平臺體系結(jié)構(gòu)下(如ARM)的程序，使得編譯生成的程序熊夠在另一平臺下運行。Linux使用的是的GNU工具鏈，包括：binutils，gcc，glibc等。binutils是二進制文件的處理工具集，主要是一些輔助開發(fā)的工具，例如objdump是反匯編工具，它可以產(chǎn)生反匯編代碼；nm列出程序的符號表；strip將不必要的代碼去掉以減小可執(zhí)行文件或者庫文件的大??；readelf顯示elf文件信息及段信息。這些工具在調(diào)試過程中對開發(fā)者的幫助是非常大的，例如可以從am列出的符號信息得到該符號的地址，從麗在該符號處設(shè)置斷點。gcc是編譯器，用來編譯內(nèi)核和應(yīng)用程序。它既可以編譯匯編語言也可以編譯C語言。gcc有對應(yīng)多個平臺的版本，例如有ARM的，有MIPS的等等，對痰生成多種平臺的代碼。本文所焉到是ARM平臺的gcc，叫做arm-linux-gcc，生成ARM代碼。glibc是GNU發(fā)布的libc庫，也即C運行庫。它是linux中最底層的api，幾乎其他任何的運行庫都會依賴于glibc。glibc除了為封裝linux操作系統(tǒng)所提供的系統(tǒng)服務(wù)強，還提供了許多其他必要的功能服務(wù)，如字符串處理、信號處理、動態(tài)內(nèi)存的分配與管理以及一些其它基本功能。glibc是進行l(wèi)inux應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)。建立一個交叉編譯工具鏈是一個非常復(fù)雜豹過程，而且，稍有出錯會為隨后的開發(fā)帶來很大的麻煩。幸運的是，網(wǎng)上有一些已經(jīng)編譯好并經(jīng)過了驗證的交叉編譯工具鏈，鍘如ARM官方霜站.uk就有多個版本的交叉編譯工具鏈。為了保證開發(fā)進度，本系統(tǒng)采用TQ2440開發(fā)板自帶的交叉編譯器是cross 2.95.3 tar.bz27。我們對它進行安裝：.1、在/usr/local目錄下新建arm目錄。#mkdir /usr/local/arm2、進入arm目錄，將工具鏈cross_2.95.3.tar.bz2復(fù)制到該目錄下，進入該目錄，并執(zhí)行解壓命令。#tar jxvf cross_2.95.3.tar.bz2執(zhí)行完畢，在當前目錄下將會多出文件夾2.95.3，這就是交叉編譯器所在目錄。3、雖然安裝了交叉編譯器，但系統(tǒng)不一定能找得到，所以我們要根據(jù)自己的安裝目錄為系統(tǒng)增加編譯器路徑。增加編譯器路徑可通過兩種方法實現(xiàn)：(1)使用export命令增加環(huán)境變量。#export PATH=$PATH:/usr/local/arm/2.95.3/bin或者export PATH=/usr/loca/arm/2.95.3/bin:$PATH(2)修改/etc/profile文件。在Path manipulation處增加“pathmunge/usr/local/arm/2.9/bin”，即把編譯器的路徑添加到PATH中。修改/etc/profile文件：#vi /etc/profile增加路徑設(shè)置：pathmunge /usr/local/arm/2.95.3/bin在編譯過程中，經(jīng)常接觸的工具除了交叉編譯工具鏈外，還有一個就是GNU make程序，make完成開發(fā)項目中自動編譯的工作。它可以從源代碼生成目標可執(zhí)行程序，還可以有效地避免重復(fù)操作，如果僅修改了某幾個源文件，則只重新編譯這幾個源文件，或者某個頭文件被修改了，則重新編譯所有包含該頭文件的源文件。利用make可大大化簡開發(fā)工作，避免不必要的重新編譯。make主要是通過Makefile來完成工作的。Makefile主要描述了目標文件是從哪些依賴文件中產(chǎn)生的，是用什么命令來進行這個產(chǎn)生過程的。有了這些信息，make會檢查磁盤的文件，如果目標文件的日期至少比它的一個依賴文件日期早的話，make就會執(zhí)行相應(yīng)的命令，以更新目標文件。2.3.2 建立tftp服務(wù)器客戶終端（以TQ2440嵌入式開發(fā)板作為模擬終端）上使用ZLG/BOOT作為bootloader，但處于學習的考慮，本文把實驗箱自帶ZLG/BOOT替換成U-boot，這個bootloader使用tftp協(xié)議從宿主機上下載文件到開發(fā)板上。為了使用tftp在宿主機和開發(fā)板之間傳輸文件，在宿主機上需要安裝配置tftp服務(wù)器。本文的點菜服務(wù)器端安裝的是RHEL 4，已經(jīng)安裝有tftp服務(wù)器程序，僅進行適當?shù)呐渲眉纯?。在Linux的shell命令提示符下輸入setup，選擇System Services，將其中的tftp一項選中，并去掉ipchains和iptables兩項服務(wù)，然后把防火墻關(guān)掉，退出setup。查看一下系統(tǒng)中有沒有/tftpboot/目錄，如果沒有就在根目錄手工創(chuàng)建一個，利用tftp傳送的所有文件必須放到該目錄中。最后，還需要重啟一下網(wǎng)絡(luò)守護程序：service xinetd restart，tftp服務(wù)器就配置完成了。本課題對此tftp服務(wù)器進行了測試：復(fù)制一個文件something至/tftpboot/目錄下，然后執(zhí)行8：tftp 得到以下結(jié)果：Received 741512 bytes in 0.01 secends此信息表明tftp服務(wù)器已經(jīng)配置成功，可以正常使用。本系統(tǒng)的內(nèi)核文件和根文件系統(tǒng)都是通過tftp下載到目標平臺的。2.3.3 配置NFS服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS極大地化簡了開發(fā)與調(diào)試過程。在沒有NFS的情況下，一般的開發(fā)調(diào)試過程都是：編譯生成目標平臺的可執(zhí)行文件-制作ramdisk-下載ramdisk到開發(fā)板上-啟動開發(fā)板的系統(tǒng)-運行程序10。這個過程將一直重復(fù)，直到程序的運行結(jié)果正確為止。有了NFS，開發(fā)板上的系統(tǒng)可以把宿主機的某個目錄當作本機上的目錄甚至是根目錄。這樣，把宿主機上交叉編譯好的可執(zhí)行文件復(fù)制到NFS目錄中，在開發(fā)板上就可以運行該可執(zhí)行文件。開發(fā)調(diào)試過程變?yōu)椋壕幾g生成目標平臺的可執(zhí)行文件-復(fù)制文件到nfs目錄-運行程序，省去了制作ramdisk、下載ramdisk和重啟開發(fā)板幾個步驟，而這幾個步驟又是占整個過程絕大部分時間的，因此也節(jié)省了大量的寶貴時間9。RHEL4完全安裝版有NFS服務(wù)器程序，需要做一些配置才能使其可用。(1)設(shè)置服務(wù)器網(wǎng)卡，包括IP地址、掩碼地址等，可參考Linux教材。(2)關(guān)閉防火墻從Main Menu,選擇System Settings-Security Level，進入安全級別設(shè)置界面，將其安全級別設(shè)置為No Firewall。(3)去掉iptables服務(wù)從Main Menu，選擇System Settings-Server Settings-Services，在彈出的界面中，將iptables、ip6tables和ipchains前面的”去掉。(4)啟動NFS服務(wù)從Linux的Main Menu，選擇System Settings-Server Settings-NFSServer，添加NFS路徑。本課題對NFS服務(wù)進行了測試，將主機上的共享目錄mount到自己另外一個目錄下：#mount :/root/mnt然后查看/mnt目錄，能夠看到共享目錄下的文件，證明NFS服務(wù)啟動成功。為了方便應(yīng)用，本文在/etc/rc.local文件末尾添加下邊所示的命令，讓每次開機即啟動NFS服務(wù)。service portmap restartservice nfs restart3 無線點菜系統(tǒng)的服務(wù)端與客戶端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計3.1 無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計本論文的無線點菜系統(tǒng)主要由客戶端、計算機網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器三部分組成，而且服務(wù)器端與客戶端的通訊主要是通過無線網(wǎng)絡(luò)wifi進行數(shù)據(jù)傳輸，為了實現(xiàn)點菜終端與服務(wù)器通過無線網(wǎng)絡(luò)相連接。整體結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。3.1.1 無線局域網(wǎng)20世紀90年代，無線通信技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合產(chǎn)生了無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network，WLAN)技術(shù)。WLAN是指采用無線介質(zhì)傳輸?shù)挠嬎銠C局域網(wǎng)，采用的標準是IEEE 802.11系列。WLAN可以為移動或半移動的用戶提供高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的寬帶接入服務(wù)。無線局域網(wǎng)(WLAN)是相當方便的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，是取代雙絞線的無線局域網(wǎng)絡(luò)，WLAN的傳輸方式包括WLAN采用的傳輸媒介、選擇的頻段及調(diào)制方式。無線局域網(wǎng)具有通信可靠、成本低、靈活性、可移動性和高吞吐量等特點。WLAN的應(yīng)用非常廣泛，它是有線網(wǎng)絡(luò)的備份，利用計算機無線網(wǎng)絡(luò)作為有線網(wǎng)絡(luò)的備份，可以大幅度提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性，當有線系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)可自動切換到無線網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用可照常進行。同時無線網(wǎng)絡(luò)相對于有線網(wǎng)絡(luò)具有很大的靈活性和機動性。無線網(wǎng)絡(luò)的站點可以按照需要在一定的區(qū)域內(nèi)移動，從而實現(xiàn)移動通信10。3.1.2 IEEE 802.1lb體系結(jié)構(gòu)IEEE(電子電機工程師防會，The Institute of Electrical and Engineer)在1997年時提出了一個無線網(wǎng)絡(luò)的通信標準，稱為IEEE802.11，這個規(guī)格是為了各個廠商的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在這個標準下達到兼容并且穩(wěn)定的無線傳播環(huán)境。早在1990年，IEEE802標準化委員會就成立了IEEE802.11 WLAN標準工作組，其主要任務(wù)是研究工作在工業(yè)、科技、醫(yī)療(Industry，Science and Medicine，ISM)2.4 GHz頻段、傳輸速率為1 Mbit/s和2 Mbit/s的無線設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的標準，并于1997年7月公布了該標準。1999年,IEEE通過了802.11a和802.11b標準。802.11a定義了采用正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)調(diào)制技術(shù)在5GHz頻段實現(xiàn)54 Mbit/s傳輸速率的無線傳輸。802.11b定義了使用直接序列擴頻(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS)調(diào)制技術(shù)在2.4GHz頻帶實現(xiàn)11 Mbit/s速率的無線傳輸。由于DSSS技術(shù)的實現(xiàn)比OFDM容易，802.11b標準的發(fā)展比802.11a快很多，在1999年末首先出現(xiàn)了支持802.1lb標準的產(chǎn)品，隨后得到廣泛應(yīng)用，并通過互通性測試。因此802.11b，成為當今WLAN的主流標準。目前，市場上有許多802.1lb的產(chǎn)品問世，如用戶可以將PCMCIA接口的IEEE802.1lb無線網(wǎng)絡(luò)片插在具有PCMCIA擴充槽的筆記本電腦或者是個人數(shù)字助理上，就可以在152.4米范圍內(nèi)與無線橋接器(Wireless Access Points)連上，進行網(wǎng)絡(luò)的傳輸工作、收發(fā)Email或者是瀏覽網(wǎng)頁等。IEEE8021lb具有基本的加密機制Wired Equivalent privacy Mechanism，可以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詥栴}，用以防止一般數(shù)據(jù)被他人截獲，并且保護數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?02.11b的最大特點是可以根據(jù)無線信道狀況的變化，在11Mbit/s，5.5Mbit/s，2 Mbit/s，1Mbit/s之間進行速率的動態(tài)調(diào)整。802.11無線網(wǎng)絡(luò)只要在原有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上安裝一部AP(Access Point，俗稱的“無線網(wǎng)絡(luò)接入點”)后，就可以提供無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。本文設(shè)計的無線點菜系統(tǒng)還須在嵌入式Linux設(shè)備上安裝無線網(wǎng)卡，這樣就可以通過AP存取網(wǎng)絡(luò)上的資源了。3.2 點菜客戶終端無線硬件設(shè)備本課題實現(xiàn)的點菜終端硬件平臺使用的是TQ2440開發(fā)板平臺，TQ2440是一款可使用Linux和WinCE操作系統(tǒng)、支持QT、GUI圖形系統(tǒng)，集眾多功能于一身的ARM9教學實驗開發(fā)平臺。采用Samsung公司的ARM920T內(nèi)核的S3C2440微處理器，擴展有充足的存儲資源和眾多典型的嵌入式系統(tǒng)接口，是優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新平臺。本點菜終端的處理器采用三星S3C2440芯片，為系統(tǒng)運行提供了速度上的保障：存儲部分采用了兩塊Flash存儲器，一塊是用來存放bootloader的SST公司的SST39VFl601 2MB Nor Flash，另一塊是用來存儲文件系統(tǒng)的Samsung公司K9F1208 64MB NAND Flash，為操作系統(tǒng)提供了充足的空間；內(nèi)存方面用的使Hynix公司的HY57V657620的64MB內(nèi)存，PC100/133兼容。另外，在處理器外圍還擴展了LCD、PCMCIA、鍵盤、無線通信模塊11。其總體結(jié)構(gòu)如圖3.2所示：圖3.1 TQ2440總體結(jié)構(gòu)圖無線管理系統(tǒng)和運作所需要的功能核心都集中在PC上，顯然，上位機程序的運行離不開PC機的絕大部分硬件、軟件資源，因而，對于PC上的處理器、存儲器、文件系統(tǒng)等等的利用此處不加論述，而僅以PC串口為中心進行PC上的硬件利用的介紹。串口通信，即PC串口和終端的鏈接問題，故而將所有有關(guān)串口的問題作為一個整體進行介紹。進一步基站串口及其連接、使用，必然需要先了解終端的核心微控制器，在此先介紹終端的核心處理芯片開始。S3C2440是Samsung公司推出的16/32位RISC處理器(ARM920T內(nèi)核)，適用于手持設(shè)備、POS機、數(shù)字多媒體播放設(shè)備等等，具有低價格、底功耗、高性能等特點。S3C2440提供了以下豐富的內(nèi)部設(shè)備：16KB的指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，MMU虛擬存儲器管理，LCD控制器(支持STN&TFT)，支持NAND Flash系統(tǒng)引導(dǎo)，系統(tǒng)管理器(片選邏輯和SDRAM控制器)，3通道UART，4通道DMA，4通道PWM定時器，I/O端口，RTC，8通道10位ADC和觸摸屏接口，IIC總線接口，IIS總線接口，USB主機接口，USB設(shè)備接口，SD卡&MMC卡接口，2個SPI總線接口以及內(nèi)部PLL時鐘倍頻器。S3C2440采用了ARM920T內(nèi)核，0.18um工藝的CMOS標準宏單元和存儲器單元。它的低功耗、精簡和出色的全靜態(tài)設(shè)計特別適用于對成本和功耗敏感的應(yīng)用。同樣他還采用了Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)新型總線結(jié)構(gòu)。S3C2440提供了一系列完整的系統(tǒng)外圍設(shè)備，消除了對系統(tǒng)配置額外器件的需要，大大減少了整個系統(tǒng)的成本。S3C2440主要的特征如下：203Mhz的ARM920T內(nèi)核，支持JTAG仿真調(diào)試；16KB的I-Cache和16KB的D-Cache；具有MMU，支持WinCE、EPOC32、Linux等操作系統(tǒng)；外部存儲器控制器(SDRAM控制和片選邏輯)，共分8個Bank，每個Bank可訪問128MB空間；片選4KB SRAM，可用作NAND Flash系統(tǒng)引導(dǎo)得緩沖區(qū)；LCD控制器(最大支持4K色STN和256色TFT)，1通道LCD專用DMA；4通道DMA，有外部請求引腳；3個UART(IrDAl.0，16字節(jié)TxFIFO，16字節(jié)RxFIFO)；2個SPI總線接口；1個多主IIC總線接口；1個IIS總線接口；兼容SD主接口協(xié)議1.0版和MMC卡協(xié)議2.11兼容版；NAND Flash/SM卡接口，支持NAND Flash系統(tǒng)引導(dǎo)；2個USB主機接口，1個USB設(shè)備接口(V1.1)；4個PWM定時器和一個內(nèi)部定時器；看門狗定時器；117個通用I/O口；24個外部中斷；8個通道10位ADC和觸摸屏接口；具有日歷和時鐘功能得RTC；1.8V內(nèi)核供電，3.3V存儲供電，3.3V外部I/O供電；功耗控制模式：普通，慢速，空閑和掉電模式；具有片內(nèi)PLL時鐘發(fā)生器；S3C2440的編程模型及指令集除了擴展一些設(shè)備控制器外與ARM920T都是相同。3.3 點菜服務(wù)端和客戶終端的調(diào)試連接方式在服務(wù)器端無線傳輸是通過wifi的無線接入點，進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。而在TQ2440平臺(模擬客戶終端)上，CF無線網(wǎng)卡（見圖3.2）通過CF轉(zhuǎn)PCMCIA接口卡與系統(tǒng)相連。CF卡全稱是“Compact Flash”(CF：壓縮閃存)是目前世界上最小的大容量存儲設(shè)備之一,1994年由SanDisk最先推出。CF卡具有PCMCIA-ATA功能，并與之兼容。CF卡50針，但能夠很容易地插入68針I(yè)I型適配器卡(槽)(完全滿足PCMCIA機電界面技術(shù)要求)中使用。CF卡使用的連接器與PCMCIA的相似。PCMCIA/CF卡擁有兩個存儲空間：屬性內(nèi)存(attribute memory)和公共內(nèi)存(common memory)。屬性內(nèi)存類似于CIS(Card Information Structure)，用來保存配置注冊和描述符信息。Linux卡服務(wù)核心與主機控制器設(shè)備驅(qū)動程序、卡設(shè)備驅(qū)動程序及用戶模式cardmgr后臺進程交互。我們使用的是華碩WL-110無線網(wǎng)卡，該網(wǎng)卡符合802.11b協(xié)議，使用CF接口。配置網(wǎng)卡之前，必須先禁用有線網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備eth0，否則產(chǎn)生沖突，無法連接網(wǎng)絡(luò)。在平臺插入無線網(wǎng)卡后，先運行cardmgr命令，對無線網(wǎng)絡(luò)進行配置檢測，然后可以使用cardctl命令查看狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，若檢測到就可以配置IP地址通過無線接入點AP上網(wǎng)了，ping網(wǎng)關(guān)可以看到網(wǎng)絡(luò)連通的信息，同時，執(zhí)行ifconfig可以看到ethl設(shè)備，即配置成功。如果配置好了無線網(wǎng)卡后仍然不能通過無線網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，這是因為手持終端的有線網(wǎng)絡(luò)沒有屏蔽掉。用命令：ifconfigethodown來屏蔽掉有線網(wǎng)絡(luò)。然后就可以利用無線網(wǎng)絡(luò)來上網(wǎng)。本系統(tǒng)啟動無線網(wǎng)絡(luò)的命令為12：#cardmgr#ifconfig ethl #ifconfig eth0 downcardmgr命令來激活無線網(wǎng)卡，ifconfig命令來設(shè)置無線IP，最后一個命令就是用來屏蔽有線網(wǎng)絡(luò)。4 無線點菜系統(tǒng)服務(wù)端軟件設(shè)計4.1 點菜軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計在系統(tǒng)軟件方面，我們?yōu)橄到y(tǒng)移植了bootloader-uboot;操作系統(tǒng)內(nèi)核采用的是linux2.6.30，并對內(nèi)核重新進行了配置，去掉一些與本系統(tǒng)無關(guān)的選項，使內(nèi)核最小化；根文件系統(tǒng)采用了ramdisk格式，并在其中加入了Qt/Embedded的庫文件以及MySQL客戶端可執(zhí)行文件【13】；我們在服務(wù)器端的Linux系統(tǒng)上運行了MySQL數(shù)據(jù)庫，用來存儲數(shù)據(jù)。下圖為本系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖。圖4.1軟件結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計綜合運用嵌入式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信及嵌入式圖形界面。系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)簡單的基于以太網(wǎng)的點菜系統(tǒng)。PC機將作為服務(wù)器置于廚房，存儲菜品并顯示點菜情況；嵌入式開發(fā)板TQ2440作為客戶端，顯示菜品信息和房間占有信息，服務(wù)員根據(jù)顧客的需求在客戶端上選擇房間并為顧客點菜，顧客用完餐后服務(wù)員在客戶端更新房間占用情況。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。圖4.2無線點菜系統(tǒng)圖根據(jù)以上分析，我們可以設(shè)計服務(wù)端功能模塊層次結(jié)構(gòu)如圖4.3：主控模塊（圖形界面）服務(wù)器端收發(fā)數(shù)據(jù)更新房間狀態(tài)查詢數(shù)據(jù)顯示房間及其菜單圖4.3服務(wù)端功能模塊層次結(jié)構(gòu)圖4.2 服務(wù)端數(shù)據(jù)庫需求分析4.2.1 數(shù)據(jù)流圖1）“電子點菜系統(tǒng)”頂級（0級）數(shù)據(jù)流圖圖4.4頂級數(shù)據(jù)流圖服務(wù)員和廚師的交流，是通過無線點菜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，再進行轉(zhuǎn)化為相關(guān)信息。2）“電子點菜系統(tǒng)”1級數(shù)據(jù)流圖圖4.5 “電子點菜系統(tǒng)”1級數(shù)據(jù)流圖這是前臺餐廳中，服務(wù)員掌握了客戶選房/退房、點菜和就餐情況等信息，通過無線點菜系統(tǒng)的客戶端，發(fā)送信息到服務(wù)器端。服務(wù)器接受客戶