AT91RM9200在嵌入式稅控POS系統(tǒng)中的應用
1 引 言
據(jù)賽迪顧問統(tǒng)計,全國將有300~500萬臺的市場裝機總容量及相關稅務接口軟硬件、配套設備、服務和培訓等市場需求,會形成至少300~400億元的巨大市場。然而,整個稅控收款機市場急待解決的問題還不少。
稅控POs概念在我國提出雖已有幾年時間,但其現(xiàn)有方案總體技術含量較低,如今各商家的產(chǎn)品基本已趨于同質化。這一現(xiàn)象非常不利于行業(yè)的發(fā)展.淡化了人們對該行業(yè)發(fā)展的期望。分析其原因,有來自企業(yè)自身的自主創(chuàng)新能力缺乏,也有來自產(chǎn)業(yè)鏈的上下游廠商配合力度不夠,甚至還有來自我國相關行業(yè)的法律法規(guī)相對滯后和不夠完善。所有
這些問題,都嚴重影響著我國稅控POS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2 方案需求分析
對于一個目標系統(tǒng)應用的方案選型,應考慮安全性能、知識產(chǎn)權、產(chǎn)品多元化和服務專業(yè)化等多種問題,但更主要的還是基于如下考慮:
首先,不論從硬件實現(xiàn)角度還是從軟件實現(xiàn)角度來看,稅控POS系統(tǒng)都是非常復雜的體系。不同于通常的POS終端,稅控POS系統(tǒng)不但要滿足如今社會信息化的各種要求,還要能滿足我國現(xiàn)階段對稅源監(jiān)控的嚴格要求。
其次,嵌入式ARM處理器集成度等方面的獨特優(yōu)越性和相對低廉的價位,也是我們選擇用它來實現(xiàn)稅控POS系統(tǒng)的重要根據(jù)。
再者,嵌人式稅控POS系統(tǒng)是一套智能且復雜的稅控體系,很難再用單片機那樣功能單一的處理器來實現(xiàn)。即使用單片機可以做到,那么不論在系統(tǒng)實現(xiàn)的成本上還是系統(tǒng)設計的復雜度上都要遠遠超過用32位架構的嵌人式處理器實現(xiàn)的模式。本文采取了全新的設計理念,即以高安全性的、32位架構的嵌入式處理器為核心,結合嵌入式Linux操作系統(tǒng)來完成。下面將對ARM處理器系列當中一款典型且性能優(yōu)異的嵌入式處理器AT91RM9200在稅控POS系統(tǒng)上的實現(xiàn),給以詳細介紹。
3 方案設計與實現(xiàn)
3.1 系統(tǒng)設計架構與性能參數(shù)
AT91RM9200是一款最具代表性的基于ARM920T 核的嵌人式處理器,其總線架構接口模式如圖1所示。AT91 RM9200不但性能卓越,同時價格相對低廉,而且還是一款工業(yè)級微控處理器;其集成度也十分高,幾乎囊括了嵌入式應用領域內的各種主流接口。另一個重要參考因素,那就是方案應用定位。此稅控POs方案于設計之初,就已充分考慮了方案定位的典型性和普適性,沒有一味追求高端。同時,嵌人式系統(tǒng)設計的特點也告訴我們,應用系統(tǒng)設計不應一味追求高性能。作為嵌入式領域內的應用系統(tǒng)設計,應充分考慮系統(tǒng)應用的具體需要,充分利用軟硬件本身已有的各種資源,合理地定位系統(tǒng)選型。這樣才能更好地發(fā)揮嵌人式系統(tǒng)在設汁上的靈活性等優(yōu)勢。
表1為系統(tǒng)的性能參數(shù)。
表1 性能參數(shù)
續(xù)表 1
3.2 系統(tǒng)軟硬件構成及實現(xiàn)
(1) 硬件構成
硬件設計上,在核心處理器AT91RM9200的基礎上,外擴了各種接口的專用芯片,如圖2所示。
其主要實現(xiàn)接口如下:
①稅控專用接口:稅控器的專用通道,是專為稅務部門有效控制稅收來源而設計和預留的;其靈活的模塊化設計,極大地方便了稅控器的功能升級和維護。
②網(wǎng)絡接口:具有智能糾錯功能的10/100 MHz自適應的高速以太網(wǎng)口設計,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院蛯崟r性。
③標準串行接口:提供3個2線串口、1個4線串口和1個8線串口來支持多種外設,如IC卡、磁條掃描、串行熱敏打印機和GPRS/CDMA無線通信模塊等。
④存儲卡接口:豐富的各類存儲卡接口,包括USB Host、USB Device、CF卡和 IDE硬盤等,可以實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲。
(2) 軟件構成
采用的是一套標準的嵌入式Linux系統(tǒng)——ARM—Linux,其構件包括U boot(Boodoader)、zImage(Kernel)和Ramdisk(Filesystem)3個主體部分。其中:
①Bootloader:系統(tǒng)啟動時第一時間執(zhí)行的一段代碼;在功能上類似PC機上的BIOS系統(tǒng)。應用系統(tǒng)主要靠它來完成系統(tǒng)的安裝和調試等任務;在整個系統(tǒng)設計過程中,BootLoader是與具體硬件結合最緊密的部分,其實現(xiàn)主要為匯編語言。
②Kernel:整個應用系統(tǒng)的核心,它負責統(tǒng)一調度和管理系統(tǒng)上的所有資源;系統(tǒng)啟動過程中,繼引導代碼之后進一步初始化外設和系統(tǒng)配置。
③Filesystem:ARM—Linux系統(tǒng)下的重要組成部分,可以簡單理解為系統(tǒng)下各種文件的有機組織結構;一般包臺系統(tǒng)以及其上應用程序運行時所需的各種庫文件和資源文件。
以上3部分的有機結合便構成了一個完整的ARM—Linux操作
系統(tǒng)。實際應用時還須通過燒寫器把它固化在一顆FLASH芯片上。
3.3 方案價值與特點
①高度安全性:首先,該方案在應用上是系統(tǒng)級的,整個系統(tǒng)設計是把上層應用納入系統(tǒng)一級實現(xiàn)的;其次,操作系統(tǒng)上選擇了以安全性著稱的Linux系統(tǒng)實現(xiàn),再結合ARM處理器的各種數(shù)據(jù)保護機制的使用,有效地保證了稅控POS在數(shù)據(jù)采集、處理、存儲和傳送等過程中的高度安全性。
②穩(wěn)定健壯性:采用最主流的ARM9處理器AT9lRM9200,主頻為200 MHz,性能高,功耗低,內置資源豐富,外圍電路設計簡單,保證了生產(chǎn)的方便和穩(wěn)定。采用QFP封裝的處理器取代BGA封裝,大大降低了整板的焊接成本,提高了整機的一次調測成功率。
③擴展靈活性:通過內置的兩個USBHost接口為產(chǎn)品的后續(xù)升級提供高度的擴展性,如USB無線網(wǎng)卡和LISB鍵盤、鼠標等輸人設備。
④多種存儲方式:提供擴展FLASH存儲,并支持IDE硬盤、電子盤、CF卡和U盤等存儲卡。
⑤多種通信方式:提供100 MFIz以太網(wǎng),吞吐量可達60 Mbps以上。支持普通Modem撥號、GPRS/CDMA撥號和ADSL撥號上網(wǎng)。
⑥普適通用性:支持多種LCD屏及VGA顯示器,包括黑白屏和TFT真彩屏;分辨率可支持640×480以上,并支持觸摸屏(800×600),滿足多種POS機應用需求。
[!--empirenews.page--]⑦界面可自定義:提供基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的豐富的軟件資源,例如各種GUI API供客戶定制自己的u1界面;甚至產(chǎn)品外殼也可設計得非常小巧、精致。
⑧操作簡易方便:支持PS2,以及USB標準鍵盤、鼠標,自定義小鍵盤和觸摸屏等。
4 稅控POS發(fā)展趨勢
各種嵌入式稅控POS不斷推陳出新,具有無線功能的手持終端POS也已開始應用。隨著我國網(wǎng)絡納稅的興起,過不了多久,嵌有功能更強大的并網(wǎng)納稅管理系統(tǒng)的稅控POS產(chǎn)品將會發(fā)展起來。屆時整個稅控POS系統(tǒng)不再是單一的POS終端,而是一套網(wǎng)絡化、系統(tǒng)化、智能化的稅控P0S設備。這類POS 終端很可能先出現(xiàn)在一些高檔的餐飲、娛樂等場所,然后逐步普及開來。因此,未來幾年時間內,稅控P0S的發(fā)展應該是更多地向更高的信息化、網(wǎng)絡化和智能化方向不斷推進。
5 結束語
目前,此方案已通過國家相關部門的嚴格測試和認證,并已實現(xiàn)量產(chǎn)。事實證明,基于ARM結構體系的嵌入式稅控POS解決方案,優(yōu)勢是十分明顯的,同時也是十分成功的。為此,要感謝ARM公司及其合作伙伴給我們提供了如此性能卓越的微控制器/微處理器;更令人振奮的是,ARM公司及其合作伙伴一直快速、穩(wěn)健地推出適用于各種場合的ARM架構核與微控制器/微處理器。我們有理由相信ARM體系結構處理器在中國市場的普及和推廣必將帶動我國稅控 POS等電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。