基于嵌入式的物流管理无线PDA终端

摘要 系统实现了一个物流管理系统，系统由上位机程序、单片机、无线通信模块和PDA终端组成。上位机和PDA终端同时实现货物入库、出库及查询等功能。以数字化和自动化为理念，针对当前物流人工管理系统效率低问题，设计了一套解决方案，取得了较为理想的结果。
关键词 ARM；MSP430；物流；嵌入式；管理

    科技的发展带来了物流业的巨大变化，从机械化向自动化、智能化发展。我国物流业起步较晚，目前还处于人工管理或半自动管理状态，效率不高。随着物流业的发展，仓储规模不断扩大，货物种类不断增多，带来一系列连锁反应，导致传统的物流业日渐吃力。
    设计将嵌入式扩展技术系统应用于物流控制领域，采用嵌入式处理器以及丰富的外围扩展接口，用液晶触摸屏显示货物信息，实现了人机交互。结合条码采集器，实现实时实地采集数据信息，并通过无线传输实时连接服务器数据库；实现的功能有：货物实时出入库；实时查询货物信息及时调度；简便快捷、避免人为错误、精简人力、管理库存、缩短繁杂程序、节省时间、提高服务质量等。
    系统实现了一个仓储物流管理系统，由上位机程序、单片机、无线通信模块、PDA终端组成。上位机程序具有登录、系统设置、个人信息修改、入库登记、入库浏览、出库登记、出库浏览、库存登记、库存浏览和查询等功能。
    同时PDA终端具有登录、入库、出库、查询的功能。货物、管理员及存货人信息全部通过条形码扫描仪录入PDA终端。通过触摸屏进行人机交互。PDA终端通过无线通信模块与上位机进行必要的数据交互。

1 系统组成
    系统由PC、MSP430单片机、RF24L01无线模块、ARM处理器、触摸屏、SD卡、条形码扫描仪组成，如图1所示。

2 PC上位机软硬件设计
2．1 上位机软件设计概述
    系统应用于仓库的物流管理，需要较好的应用程序界面，同时需要满足跨平台的要求，因而使用C#程序设计语言和Access数据库，在Visual Studio 2010下使用．NET开发环境完成上位机程序及数据库的设计。．NET环境具有良好的跨平台性和优秀的GUI界面交互能力。
    上位机软件主要实现的功能是组织和保存数据库。系统管理员进行系统管理、个人信息修改、出库、入库、查询以及处理PDA通过无线发送的处理请求。
2．2 上位机软件总体架构
    首先管理员登录进入主界面，创建系统操作主线程。在本机可以实现系统没置、个人信息更改、查询、出库、入库和浏览等功能。同时创建副线程上，实现和MSP430的串口通信处理PDA发来的处理请求，和主线程的数据交互使用事件和委托技术。使用多线程可以避免处理下位机请求时造成GUI失去响应。软件架构如图2所示。

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2．3 上位机通信程序模块
    上位机通过配置计算机串口，接收和发送单片机数据和请求。通过多线程和事件委托技术实现数据交互。
    当串口收到单片机数据时，会在副线程引发事件，然后剐线程通过委托函数，将数据交给主线程处理，从而实现了PDA终端的登录、入库、出库、查询的请求，并通过串口将处理的结果发送给单片机，实现流程如图3所示。

2．4 上位机操作模块
    上位机也可以实现系统管理、个人信息修改、出库、入库、查询及浏览的功能。这是在主线程上接收用户的操作，引发事件，从而执行相应的响应函数。

2．5 系统数据库设计
    系统数据库分为两部分；数据库使用Access数据库；驱动使用ADO．NET。
    一是管理员表，字段有用户名“ID”，用户密码“PWD”，用户角色“RoleName”，用户真实名“RealName”，用户联系方式“Phon e”。主键为用户“ID”。
    二是货物信息表单，字段有入库编号“InID”，货物条码“MID”，入库时间“InDate”，送存人“InDealer”，入库管理员“InSav er”，备注“Remark”，出库日期“OutDate”，领取人“OutDealer”，出库管理员“OutSaver”，库存状态“IsOut”。主键为“InID”。
2．6 单片机软件流程
    单片机软件主要有两个功能：一是实现无线模块RF24L01的发送和接收；二是实现和上位机的通信，框图如图5所示。

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3 PDA端软硬件设计
3．1 PDA端设计概述
    PDA端以S3C6410高性能嵌入式处理器为核心硬件平台，以嵌入式Linux为操作系统。终端系统采用“硬件平台+嵌入式操作系统+应用软件”的系统架构来设计。硬件平台以s3c6410为核心，采用核心板加主板的设计方式，并辅以必要的外围电路。软件部分包括嵌入式操作系统和驱动、应用软件。采用模块化的设计，GUI界面采用QT／E进行设计，实现了3D效果。应用软件将条形码扫描枪得到的数据处理后，通过无线模块与上位机进行数据交互，完成操作员登录、货物入库、出库、查询等功能。图6为PDA端简单的软硬件框图。

3．2 软件设计
    系统选用Linux操作系统的原因是其在嵌入式方面有着低成本、易移植、内核可裁剪、稳定高效等优势。
    设计采用Linux2．6．36．2的内核，调试阶段使用NFS(网络文件系统)方便调试，调试结束使用cramfs的形式将文件系统烧录到NAND Flash中。GUI界面使用嵌入式QT平台进行编写。
    PDA端的软件设计主要包括QT应用程序，C语言程序和内核模块3个层面。内核模块程序主要是对ARM开发板GPIO口的驱动，实现了对GPIO口12个引脚的读写操作的封装。C语言程序使用交叉编译工具arm-linux-gcc编译，通过调用内核模块中的内容，实现了条形码扫描枪和nRF24L01无线模块的驱动，以供QT应用程序调用。QT应用程序通过外部调用相应的C语言程序，实现了对条形码扫描枪和nRF24L01无线模块两个模块的控制。并使用3D的主界面实现与用户的交互。系统工作流程图如图7所示。

3．3 硬件驱动设计
    系统的硬件驱动主要包括nRF24L01无线模块和条形码扫描枪两个部分：条形码扫描枪使用PS／2协议，通过ARM开发板的GPIO口实现与ARM处理器的交互；nRF24L01使用SPI协议，通过ARM开发板的GPIO口实现与ARM处理器的交互。通过与上位机协定好的通信格式，实现与上位机的通讯。

4 结束语
    系统采用嵌入式ARM处理器，功能强大、外围借口丰富，可实现多种功能，并有无线收发模块，可以实现采集信息在PDA端和主机之间的交换，实时查询货物信息，方便数据处理。嵌入式移动无线PDA终端的诞生改进了物流盘点的繁杂程度和数据的实时性，使调度和管理更加精确。将条码扫描仪与移动PDA的巧妙结合，实现了集数据采集、数据处理、数据显示、数据修改等功能于一体的移动终端。与其他设备相比较，具有面向物流、简便、小巧的特性，功能强大，可以随时随地采集数据、传输数据、查询数据，使物流数据实时化、调度及时、错误减少、人力物力递减。