【文章內(nèi)容簡介】 北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開發(fā)的UPTECHPXA270S 實(shí)驗(yàn)平臺以及觸摸液晶屏；IC卡查詢模塊使用的硬件是射頻卡RC500；報(bào)站系統(tǒng)模塊使用的硬件是ZigBee CC2430蜂舞套件。 開發(fā)平臺PXA270 本次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)使用的硬件平臺是由北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開發(fā)的UPTECHPXA270S 實(shí)驗(yàn)平臺。UPTECHPXA270S 是基于Intel XSCALE 架構(gòu)最新的PXA270 嵌入式微處理器。PXA270 最高主頻可達(dá)624MHz，加入了Wireless MMX 技術(shù)，大大提升了多媒體處理能力；同時(shí)PXA270 還加入了Intel SpeedStep 動態(tài)電源管理技術(shù)，在保證CPU 性能的情況下，最大限度地降低移動設(shè)備功耗。PXA270可以廣泛應(yīng)用于PDA、智能手機(jī)、PMP 產(chǎn)品中。該平臺主要是面向計(jì)算機(jī)、軟件專業(yè)的高端平臺，微處理器主頻穩(wěn)定運(yùn)行在520MHz，采用1313mm VFBGA 封裝，內(nèi)部集成iwmmx 指令，加速處理器對多媒體數(shù)據(jù)的 處理速度?？蛇\(yùn)行Linux 和Linux 內(nèi)核，支持QT/E、miniGUI 等嵌入式圖形界面，提供完整的驅(qū)動和應(yīng)用程序。既適合作為計(jì)算機(jī)、軟件等專業(yè)開設(shè)嵌入式軟件課程的教學(xué)平臺，又適合廣大從事PMP、PDA、智能手機(jī)的廠商和科研單位作為參考設(shè)計(jì)平臺。270 核心板 CPUSDRAMNsnd FLASHNor FLASH總線隔離驅(qū)動電路觸摸屏接口VGA輸出1024*768 TFT 16bitLCD 液晶屏IC卡模塊LCD雙10/100網(wǎng)卡RJ45接口zigbee模塊RTC實(shí)時(shí)鐘IICUSB DEVICEUSB HOST4 端口 USB HUBDUSBHUSB圖41 以PXA270為核心的系統(tǒng)架構(gòu) 觸摸液晶屏 接在PXA270開發(fā)板上的觸摸液晶屏，如圖： 圖42 15寸觸摸液晶屏圖 Zigbee CC2430ZigBee CC2430是TI/ ，利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 kbit/s可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。CC2430的主要性能參數(shù)如下： (1)工作頻帶范圍：～ 5 GHz；　(2)； (3)數(shù)據(jù)速率達(dá)250 kbit/s碼片速率達(dá)2 MChip/s； (4)采用oQPSK調(diào)制方式；(5)超低電流消耗（RX:,TX:）高接收靈敏度（99 dBm）； (6)抗鄰頻道干擾能力強(qiáng)(39 dB)； (7)內(nèi)部集成有VCO、LNA、PA以及電源整流器　采用低電壓供電(～)； (8)輸出功率編程可控； (9) MAC層硬件可支持自動幀格式生成、同步插入與檢測、16bit CRC校驗(yàn)、電源檢測、完全自動MAC層安全保護(hù)(CTR,CBC－MAC,CCM)； (10)與控制微處理器的接口配置容易(4總線SPI接口)； (11)采用QLP48封裝，外形尺寸只有77mm。CC2430只需要極少的外圍元器件，它的外圍電路包括晶振時(shí)鐘電路、射頻輸入/輸出匹配電路和微控制器接口電路3個部分。 下面是蜂舞Zigbee CC2430套件通訊模塊：圖43 蜂舞Zigbee CC2430套件 射頻IC卡RC500Philips公司的MF 。該讀卡IC系列利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念。MF RC500支持ISO14443A所有的層，內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動操作近距離的天線（可達(dá)100mm）；接收器部分提供一個堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路，用于ISO14443兼容的應(yīng)答器信號；數(shù)字部分處理ISO14443A幀和錯誤檢測（奇偶amp。CRC）。此外，它還支持快速CRYPTOI加密算法，用于驗(yàn)證Mifare系列產(chǎn)品。方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器，給讀卡器/終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。MF RC500可方便的用于各種基于ISO/IEC 14443A標(biāo)準(zhǔn)并且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的應(yīng)用場合。MF RC500內(nèi)部包括并行微控制器接口、雙向。FIFO緩沖區(qū)、中斷、數(shù)據(jù)處理單元、狀態(tài)控制單元、安全和密碼控制單元、模擬電路接口及天線接口。MF RC500的外部接口包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線(包含讀寫信號和中斷等)和電源等。MF RC500的并行微控制器接口自動檢測連接的8位并行接口的類型。它包含一個易用的雙向FIFO緩沖區(qū)和一個可配置的中斷輸出,為連接各種MCU提供了很大的靈活性。即使采用成本非常低的器件也能滿足高速非接觸式通信的要求。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行—串行轉(zhuǎn)換。支持的幀包括CRC和奇偶校驗(yàn)。MF RC500以完全透明的模式進(jìn)行操作．因而支持IS014443A的所有層。狀態(tài)和控制部分允許對器件進(jìn)行配置以適應(yīng)環(huán)境的影響,并將性能調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。當(dāng)與Mifare Standard和Mifare通信時(shí),使用高速CRYPTOI流密碼單元和一個可靠的非易失性密匙存儲器。模擬電路包含一個具有阻抗非常低的橋驅(qū)動器輸出的發(fā)送部分。這使得最大操作距離可達(dá)100 mm，接收器可以檢測到并解碼非常弱的應(yīng)答信號。射頻模塊圖：圖44 RC500芯片圖5 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括整個系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及各功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下： linux操作系統(tǒng)底層的搭建linux內(nèi)核的裁減，編譯，移植根據(jù)目標(biāo)硬件平臺編寫驅(qū)動，整合進(jìn)內(nèi)核當(dāng)中并編譯USB/觸摸屏驅(qū)動使用Qt4編程，借助Qt相關(guān)工具以及SQLite3編寫應(yīng)用層軟件程序用戶主界面視頻播放器應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫調(diào)用程序報(bào)站系統(tǒng)應(yīng)用程序Zigbee、無線網(wǎng)絡(luò)等天氣預(yù)報(bào)應(yīng)用程序圖片瀏覽程序圖51 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖用戶界面用戶界面，包括主界面和子模塊界面用Qt Designer來設(shè)計(jì)，Qt Designer 有很強(qiáng)大的GUI控件編輯功能，是專門針對GUI設(shè)計(jì)開發(fā)的，可以比較容易的設(shè)計(jì)出精美的界面出來。其中，對于各個模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)流程將如下節(jié)詳述。 公交查詢流程設(shè)計(jì)本項(xiàng)目通過嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite3實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，通過創(chuàng)建站點(diǎn)，路線，價(jià)格三個表，可以實(shí)現(xiàn)添加數(shù)據(jù)，查詢數(shù)據(jù)，修改數(shù)據(jù)，刪除數(shù)據(jù)，來實(shí)現(xiàn)公交查詢功能。本項(xiàng)目通過界面進(jìn)入公交查詢，然后在界面上通過選擇查詢方式，選擇然后通過下拉菜單選擇信息，根據(jù)所選擇的信息執(zhí)行SQL語句后跟數(shù)據(jù)庫里的信息相比較，其所對應(yīng)的一行信息就是得到的結(jié)果。流程圖如下：開始公交查詢表達(dá)式=常量表達(dá)式1路線查詢BREAK站點(diǎn)查詢路線換乘查詢BREAK表達(dá)式=常量表達(dá)式4表達(dá)式=常量表達(dá)式5表達(dá)式=常量表達(dá)式3旅游景點(diǎn)查詢企業(yè)名稱查詢BREAKBREAKBREAK表達(dá)式=常量表達(dá)式2YNYYYNNNYN圖52 公交查詢系統(tǒng)流程圖 Zigbee應(yīng)用Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE ，但I(xiàn)EEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟擴(kuò)展了IEEE，對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。主要用于近距離無線連接。它有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。Zigbee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，十分類似現(xiàn)有的移動通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡(luò)的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。通常，符合如下條件之一的應(yīng)用，就可以考慮采用Zigbee技術(shù)做無線傳輸：需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多；要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設(shè)備成本低；要求數(shù)據(jù)傳輸可性高，安全性高；設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；電池供電；地形復(fù)雜，監(jiān)測點(diǎn)多，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)；使用現(xiàn)存移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測遙控系統(tǒng)；使用GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動目標(biāo)的定位應(yīng)用。值得注意的是，在已經(jīng)發(fā)布的ZIGBEE ，具體協(xié)議由協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目具體實(shí)現(xiàn)過程如下：通過串口實(shí)現(xiàn)通信。在平臺上連接一個Zigbee CC2430套件，在公車上連接一個Zigbee CC2430套件，而且在每個公交站點(diǎn)都設(shè)置一個網(wǎng)點(diǎn)，公車每到一個站就發(fā)送信號到站點(diǎn)所設(shè)置網(wǎng)點(diǎn)，把數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)胶笈_，系統(tǒng)把接收到得數(shù)據(jù)不斷更新公車所到位置。本項(xiàng)目不僅搞站牌系統(tǒng)，也通過Zigbee CC2430套件做了一個公車報(bào)站系統(tǒng)，將兩系統(tǒng)連接起來實(shí)現(xiàn)完整的公交站牌報(bào)站系統(tǒng)。所以本項(xiàng)目在公車報(bào)站系統(tǒng)裝上Zigbee CC2430套件，通過發(fā)送信號，站牌系統(tǒng)就接受信號顯示需要的信息。實(shí)現(xiàn)文件傳輸。并且在公車將要到站的時(shí)候，站牌系統(tǒng)會發(fā)送信號到公車上，以實(shí)現(xiàn)自動報(bào)站。此通信是雙工通信。 IC卡應(yīng)用本項(xiàng)目用RC500當(dāng)IC射頻卡，通過驅(qū)動程序得到信號，當(dāng)把IC卡移到RC500感應(yīng)區(qū)里，信號將會發(fā)送，IC卡里面的數(shù)據(jù)將傳送到RC500里，然后通過串口將數(shù)據(jù)傳送到本系統(tǒng)里顯示出來。實(shí)現(xiàn)IC卡余額查詢。流程圖如下：開 始系統(tǒng)初始化裝載密碼有卡進(jìn)入卡合法讀寫卡操作數(shù)據(jù)存儲有鍵按下按鍵處理上位機(jī)命令數(shù)據(jù)包發(fā)送顯示驅(qū)動時(shí)基生成YNYYYNNN圖53 IC卡余額查詢流程圖 視頻播放設(shè)計(jì)本項(xiàng)目的視頻播放是通過Mplayer解碼器來解壓。圖54 視頻播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)計(jì)本項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)連接主用通過調(diào)用WebKit類來實(shí)現(xiàn)。WebKit 是一個開源瀏覽器網(wǎng)頁排版引擎，與之相應(yīng)的引擎有Gecko（Mozilla，F(xiàn)irefox 等使用的排版引擎）和Trident（也稱為MSHTML，IE 使用的排版引擎）。同時(shí)WebKit 也是蘋果Mac OS X 系統(tǒng)引擎框架版本的名稱，主要用于Safari，Dashboard，Mail 和其他一些Mac OS X 程序。WebKit 所包含的 WebCore 排版引擎和 JSCore 引擎來自于 KDE 的 KHTML 和 KJS，當(dāng)年蘋果比較了 Gecko 和 KHTML 后，仍然選擇了后者，就因?yàn)樗鼡碛星逦脑创a結(jié)構(gòu)、極快的渲染速度。Webkit是蘋果公司自己的內(nèi)核，也是蘋果的Safari瀏覽器使用的內(nèi)核。 Webkit引擎包含WebCore排版引擎及JavascrīptCore解析引擎，均是從KDE的KHTML及KJS引擎衍生而來，它們都是自由軟件，在GPL條約下授權(quán)，同時(shí)支持BSD系統(tǒng)的開發(fā)。所以Webkit也是自由軟件，同時(shí)開放源代碼。QT內(nèi)部包含有調(diào)用Webkit引擎的API，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁瀏覽。本系統(tǒng)中調(diào)用webkit時(shí)主要的信號：webView = new QWebView。建立一個繼承QwebView類的對象；webPage = webViewpage()。webview對象顯示頁面的變量。本項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)主要運(yùn)用于天氣預(yù)報(bào)功能。 旅游導(dǎo)航流程設(shè)計(jì)旅游導(dǎo)航模塊可分成查詢游覽美景、美食、高校和酒店四個子模塊，來介紹當(dāng)?shù)氐穆糜涡畔⒑椭改?，方便游客出行參考，并有圖片瀏覽的功能查看美圖。開始旅游導(dǎo)航表達(dá)式=常量表達(dá)式1景點(diǎn)搜尋BREAK美食搜尋珠海高校BREAK表達(dá)式=常量表達(dá)式4表達(dá)式=常量表達(dá)式3酒店查詢BREAKBREAK表達(dá)式=常量表達(dá)式2NYNNYNYY圖55 旅游導(dǎo)航流程圖 圖片瀏覽功能設(shè)計(jì)此部分的開發(fā)就涉及到了Qt 4中2D的繪圖系統(tǒng)。它由三個主要的類支撐起整個框架：QPainter,QPaintDevice和QPainterEngine。QPainter 用來執(zhí)行具體的繪圖相關(guān)操作，QPaintDevice是用來繪圖的繪圖設(shè)備。QpaintEngine類提供了不同類型設(shè)備的接口，它對程序員不透