基于Windows CE的物流車(chē)載終端設(shè)計(jì)

1 軟硬件平臺(tái)簡(jiǎn)介

本車(chē)載終端以Liod板為硬件平臺(tái)。Liod板的核心PXA270是一款屬于Intel XScale微架構(gòu)的高性能、低功耗嵌入式處理器。在本設(shè)計(jì)中要用到的主要有LCD、觸摸屏、以太網(wǎng)接口、全功能串口、音頻接口等。本設(shè)計(jì)方案采用Windows CE作為軟件平臺(tái)。Windows CE是一種針對(duì)小容量、移動(dòng)式、智能化設(shè)備的多任務(wù)、搶占式、模塊化實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。Windows CE具有與桌面Windows幾乎完全

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在Liod板的基礎(chǔ)上擴(kuò)充了部分外圍電路。根據(jù)Liod板提供的硬件資源和系統(tǒng)需要使用的硬件情況，硬件設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分：以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)串口電路設(shè)計(jì)和電子秤硬件電路設(shè)計(jì)。

無(wú)線通信設(shè)備采用GPRS Modem。該GPRS Modem通過(guò)Liod板的串行口COM1發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；GPS定位采用12通道定位模塊GARMIN-15L；打印機(jī)采用TD58熱敏打印機(jī)；電子秤采用應(yīng)變片壓力傳感器結(jié)合C8051F020單片機(jī)自行開(kāi)發(fā)；語(yǔ)音提示模塊直接使用Liod板提供的音頻接口。由于GPS接收模塊、熱敏打印機(jī)、電子秤都要通過(guò)串行口與Liod板通信，Liod板原有的串口數(shù)量已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足要求，因此采用ZNE-100T以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊，把Liod板的以太網(wǎng)口擴(kuò)充成3個(gè)串行口。系統(tǒng)的硬件連接如圖1所示。

2.2 以太網(wǎng)口轉(zhuǎn)串口電路

該電路的核心轉(zhuǎn)換部分采用ZNE-100T網(wǎng)絡(luò)模塊。經(jīng)過(guò)該電路的轉(zhuǎn)換，對(duì)串口的操作映射為通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。ZNE-100T模塊引腳定義如表1所列。

上述引腳中，GPIO0～GPIO4是可控制通用I／O口。在功能板的設(shè)計(jì)中，使用了3個(gè)RS232串口分別發(fā)送和接收電子秤數(shù)據(jù)、打印機(jī)數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用帶有使能控制信號(hào)的MAX3221電平轉(zhuǎn)換芯片選擇要使用的串口，具體做法是將GPIO0～GPIO2分別連接到3個(gè)MAX3221的使能端(EN)，這樣就可以通過(guò)軟件來(lái)選擇需要的串口。使能端均為低電平有效，當(dāng)有一個(gè)串口的使能端為0時(shí)，其他兩個(gè)串口使能端必須為1。

2.3 電子秤硬件設(shè)計(jì)

電子秤使用應(yīng)變片壓力傳感器、AD8221運(yùn)算放大器和C8051F020芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。電子秤硬件電路框圖如圖2所示。

物品重量通過(guò)應(yīng)變片壓力傳感器轉(zhuǎn)換成比較微弱的電壓信號(hào)。此電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)AD822l運(yùn)算放大器放大，送到C8051F020的ADC1轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送出去，同時(shí)在擴(kuò)展板的液晶顯示屏上顯示重量。電子秤的UART0和PC串口都使用9 600 bps的波特率。

C8051F020的ADC1轉(zhuǎn)換器是8位的，因此轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)是0～255。電子秤的分辨率為20 g，最大稱(chēng)量量程是5.1 kg。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 電子地圖

電子地圖模塊采用柵格圖像實(shí)現(xiàn)。柵格圖像又稱(chēng)“位圖”，由像素點(diǎn)組成。與矢量圖像不同，柵格圖像在用作電子地圖時(shí)需要在地圖元素和數(shù)據(jù)之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。

首先對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。假設(shè)有一個(gè)形狀為嚴(yán)格矩形的地圖，其像素坐標(biāo)原點(diǎn)為(0，0)，地圖X軸方向上的寬度假設(shè)為W個(gè)像素點(diǎn)，Y軸方向的高度假設(shè)為H個(gè)像素點(diǎn)，某個(gè)點(diǎn)的像素坐標(biāo)為(x，y)，則定義該像素點(diǎn)的歸一化坐標(biāo)為(x／W，y／H)。這樣，地圖左上角的歸一化坐標(biāo)為(0.0，0.0)，右下角歸一化坐標(biāo)為(1.0，1.0)。把這樣的坐標(biāo)系統(tǒng)稱(chēng)為“歸一化坐標(biāo)系”。

采用歸一化坐標(biāo)系可以簡(jiǎn)化柵格地圖的多級(jí)縮放。由于本終端要將車(chē)輛當(dāng)前的位置顯示在地圖上，而對(duì)于不同的地圖級(jí)別，地圖的分辨率是不一樣的。那么，當(dāng)?shù)貓D放大或縮小時(shí)，車(chē)輛對(duì)應(yīng)的像素坐標(biāo)就會(huì)發(fā)生改變；但是，在GPS連續(xù)的兩次更新間隔之間，車(chē)輛在地圖上的歸一化坐標(biāo)是不會(huì)變化的。地圖放大或縮小后，只需要用新地圖的像素寬度乘以歸一化x坐標(biāo)，即可得到車(chē)輛在新地圖上的x軸像素坐標(biāo)；同理，可得車(chē)輛在新地圖上的y軸像素坐標(biāo)。這樣，坐標(biāo)計(jì)算過(guò)程就可以統(tǒng)一起來(lái)。本設(shè)計(jì)中的電子地圖模塊統(tǒng)一采用歸一化坐標(biāo)系。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本終端的電子地圖支持4級(jí)縮放。設(shè)計(jì)中采用一幅大小為2 251