基于嵌入式的無線條碼掃描儀系統(tǒng)的設(shè)計

1、基于嵌入式的無線條碼掃描儀系統(tǒng)的設(shè)計條碼技術(shù)是自動識別技術(shù)中最成熟，也是應(yīng)用最廣泛和最勝利的技術(shù)。條碼技術(shù)為迅速精確的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)錄入提供了有效、牢靠的手段，他與計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊等一起構(gòu)成了現(xiàn)代商業(yè)的基礎(chǔ)。條碼符號制作簡單，掃描操作容易易行，信息采集速度快，采集信息量大，設(shè)備結(jié)構(gòu)容易，成本低。因此在大型超市和物流系統(tǒng)中有著廣泛的運(yùn)用。傳統(tǒng)的在線采集終端與計算機(jī)之間由電纜銜接傳輸數(shù)據(jù)，不能脫機(jī)用法。因此，在線式數(shù)據(jù)采集終端必需安裝在固定的位置，并且需把帶條碼符號的物品拿到掃描器前閱讀。因?yàn)樵诰€式數(shù)據(jù)采集終端在用法距離上有一定的限制，使其不能應(yīng)用在需要脫機(jī)用法的場合，如較大新庫存盤點(diǎn)，大件物品的

2、掃描等。為了彌補(bǔ)在線式數(shù)據(jù)采集終端的不足之處，無線數(shù)據(jù)采集終端應(yīng)運(yùn)而生。而目前市面上的無線條碼掃描儀傳輸距離普通為30100m的范圍內(nèi)。本系統(tǒng)所設(shè)計的基于的無線條碼掃描儀，傳送距離可達(dá)800 m，并且系統(tǒng)本身具有一定的數(shù)據(jù)處理功能，很大程度上提高了無線條碼掃描的距離，增加了系統(tǒng)的功能。2 系統(tǒng)設(shè)計囫圇嵌入式無線條碼掃描系統(tǒng)由3部分組成，一是數(shù)據(jù)采集與放射裝置，主要由lpc2142和adf7020無線收發(fā)芯片構(gòu)成；二是數(shù)據(jù)接收和終端接口，由adf7020為核心構(gòu)成的接收電路，并由lpc2142舉行數(shù)據(jù)處理和與終端主機(jī)舉行數(shù)據(jù)傳輸；三是host主機(jī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對收集到的條碼數(shù)據(jù)舉行管理。21

3、系統(tǒng)硬件構(gòu)成系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖1所示。系統(tǒng)工作原理如下：條碼掃描儀讀取條碼信息，通過條碼掃描儀自帶的接口，和嵌入式接收裝置銜接并傳輸數(shù)據(jù)。lpc2142將接收的數(shù)據(jù)通過串口送給adf7020，adf7020再通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)給無線接收設(shè)備。與host銜接的無線接收裝置接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)通過串口傳到host主機(jī)，由主機(jī)上的應(yīng)用數(shù)據(jù)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)舉行處理。22 主要芯片介紹本系統(tǒng)所用法的主要芯片分離是philips公司的lpc2142 嵌入式芯片和公司adf7020無線收發(fā)芯片。221 lpc2142芯片介紹lpc2142是基于一個支持實(shí)時和嵌入式跟蹤的3216位arm7tdmis cpu的微控制器，并

4、帶有32kb和512 kb嵌入的高速flash存儲器。128位寬的存儲器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運(yùn)行。對代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可用法16位thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30，而性能的損失卻很小。較小的封裝和很低的功耗使lpc2142特殊適用于拜訪控制pos機(jī)等小型應(yīng)用中；因?yàn)閮?nèi)置了寬范圍的串行通信接口(從usb 20全速器件、多個uart，spi，ssp到i2c)和840kb的片內(nèi)sram，他們也十分適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、軟modem、語音識別、低端成像，為這些應(yīng)用提供大規(guī)模的緩沖區(qū)和強(qiáng)大的處理功能。多個32位定時器、1個或2個10位，10位，通道、45個

5、高速gpio以及多達(dá)9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷管腳，使他們特殊適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)。lpc2142是屬于工業(yè)級的應(yīng)用芯片，其工作溫度為-40+85，具有最優(yōu)化的電池消耗，特殊適合運(yùn)用在小型手持系統(tǒng)之中。在本系統(tǒng)運(yùn)用中，lpc2142起到2個作用，在數(shù)據(jù)采集與放射裝置端，其作用是通過接口電路，接收條碼掃描儀的掃描信息，并將其存儲在自帶的存儲器中，最后數(shù)據(jù)傳送到放射模塊。在數(shù)據(jù)接收和終端接口電路端，他的作用是接收從接收模塊輸送來的數(shù)據(jù)，并通過其接口電路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端主機(jī)。222 adf7020芯片介紹adf7020是adi公司的產(chǎn)品，是一種低功耗，低ifism頻段，工作在433 mhz，8

6、68 mhz和915 mhz，2336 v，可編輸出功率從-1613 dbm，1 kbsfsk模式的接收敏捷度為-1175 dbm或96 kbs的-1105 dbm，接收模式的功率為20 ma，10 dbm輸出的發(fā)送模式的功率為30 ma，其他特性包括vco，分?jǐn)?shù)n pll，片內(nèi)7位adc，數(shù)字接收信號強(qiáng)度指示(rssi)，溫度以及全自動afc回路，關(guān)斷模式的小于1a，在信號良好的狀況下，傳輸距離可達(dá)800 m。在低成本數(shù)據(jù)傳輸器，遙控平安系統(tǒng)，無線測量和無鍵盤輸入方面有很大的應(yīng)用前景。在本系統(tǒng)中，adf7020是無線數(shù)據(jù)通信模塊的主要芯片，利用芯片本身集成的、濾波、放大、數(shù)字信號處理的模塊，

7、搭建收發(fā)一體的無線通信模塊。因?yàn)樾酒瑹o線通信距離遠(yuǎn)及其高度的集成化，使得無線模塊電路設(shè)計容易，調(diào)試便利，系統(tǒng)工作也更穩(wěn)定。23 主要電路介紹本系統(tǒng)硬件電路分為3個部分：條碼掃描儀和lpc2142之間的數(shù)據(jù)傳輸接口；數(shù)據(jù)無線收發(fā)電路；lpc2142和終端主機(jī)之間的接口電路，本系統(tǒng)采納串口與主機(jī)舉行數(shù)據(jù)通訊。主要電路的設(shè)計介紹如下：231 條碼接收電路目前絕大多數(shù)條碼掃描儀的數(shù)據(jù)接口有usb和串口2種形式，usb接口數(shù)據(jù)傳輸速度快和安裝容易的優(yōu)點(diǎn)。在系統(tǒng)設(shè)計中，我們采納usb接口的掃描儀。條碼掃描儀讀取條碼信息后，通過usb將條碼信息傳送入lpc2142，lpc2142接收到條碼信息后，驅(qū)動無線模

8、塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。lpc2142帶有usb設(shè)備控制器，他由寄存器接口、串行接口引擎、端點(diǎn)緩沖存儲器和dma控制器組成。串行接口引擎對usb數(shù)據(jù)流舉行譯碼，并將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的端點(diǎn)緩沖存儲器。通過該控制器挺直與usb接口的設(shè)備相連，其銜接2所示。232 無線收發(fā)模塊電路adf7020芯片集成了完整的無線收發(fā)電路。在接收模式下，相當(dāng)于一個傳統(tǒng)的超外差接收器，rf(射頻)輸入信號通過從rfin管腳引出的天線，經(jīng)lna(低噪聲)放大后翻轉(zhuǎn)進(jìn)入混頻器，通過混頻器混頻產(chǎn)生if(中頻)信號。在if處理階段，該信號在送入解調(diào)器前被放大和濾波。解調(diào)后從引腳data io輸出解調(diào)數(shù)字信號，解調(diào)信號的同步由芯片提供的

9、時鐘信號完成。adf7020芯片自帶sdata、dataio兩個串行接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)功能，能夠與多種(msc51，arm，等)挺直兼容銜接。在本系統(tǒng)中，lpc2142和adf7020無線收發(fā)模塊之間通過串口相連，采納sp3232e芯片舉行rs232電平轉(zhuǎn)換。詳細(xì)電路3所示。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計包括usb的驅(qū)動和基于usb的數(shù)據(jù)傳輸，無線數(shù)據(jù)的收發(fā)，終端主機(jī)上數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的開發(fā)。31 usb的驅(qū)動和基于usb的數(shù)據(jù)傳輸本系統(tǒng)的usb通信采納標(biāo)準(zhǔn)usb2o協(xié)議，與usb控制器之間12 mbs的數(shù)據(jù)傳輸。該軟件編程是用實(shí)現(xiàn)的，通信過程主要包括2部分：并口數(shù)據(jù)的采集和初始化。并口數(shù)據(jù)的采集是

10、通過輪詢的方式來舉行的。在系統(tǒng)上電后，lpc2142掃描usb端口，當(dāng)條碼掃描儀預(yù)備工作，發(fā)送哀求接收數(shù)據(jù)信號時，lpc2142接收到信號后，則從條碼掃描儀的數(shù)據(jù)端口將并口數(shù)據(jù)讀出。利用lpc2142芯片自帶的串行接口引擎對usb數(shù)據(jù)流舉行譯碼，并將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)的端點(diǎn)緩沖存儲器。在從條碼掃描儀向lpc2142舉行數(shù)據(jù)傳輸過程中，lpc2142向條碼掃描儀發(fā)送一個in令牌，在條碼掃描儀接收到令牌后對數(shù)據(jù)舉行響應(yīng)。初始化過程分2部分：arm芯片的初始化和條碼掃描儀的初始化。arm芯片的初始化過程就是挺直向相應(yīng)的io口寫初始化值及設(shè)置，調(diào)用函數(shù)watchdog_init()實(shí)現(xiàn)設(shè)置看門狗。條碼掃描儀

11、的初始化包含以下一些步驟：獵取設(shè)備描述符、設(shè)置條碼掃描儀usb地址、獵取配置描述符、加載usb配置值、發(fā)送數(shù)據(jù)接收符。32 無線數(shù)據(jù)的收發(fā)無線數(shù)據(jù)收發(fā)軟件設(shè)計，首先是在lpc2142接收到條碼掃描儀發(fā)送的數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個信號給無線發(fā)送模塊，兩模塊之間的銜接是采納rs 232轉(zhuǎn)接器來實(shí)現(xiàn)，在接收到lpc2142的發(fā)送信號后，無線模塊返回接收信號，并打開rs 232轉(zhuǎn)接器，lpc2142接收到信號后，發(fā)送數(shù)據(jù)到收發(fā)模塊，收發(fā)模塊具有接收和發(fā)送的功能，在軟件的控制下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)。33 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序本系統(tǒng)可為中、小型規(guī)模企業(yè)用戶提供完整的庫存業(yè)務(wù)管理和物料管理計劃。他能徹底充實(shí)企業(yè)庫房管理不暢、貨物調(diào)配不準(zhǔn)時、庫存查詢繁瑣、庫管人員太忙等不良工作情況。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包含：基礎(chǔ)檔案、系統(tǒng)管理、庫