AT91RM9200在嵌入式稅控POS系統(tǒng)中的應(yīng)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?cè)萘考跋嚓P(guān)稅務(wù)接口軟硬件、配套設(shè)備、服務(wù)和培訓(xùn)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(shù)含量較低，如今各商家的產(chǎn)品基本已趨于同質(zhì)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(guān)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(yīng)用的方案選型，應(yīng)考慮安全性能、知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)品多元化和服務(wù)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(fù)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(fù)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(shè)計的復(fù)雜度上都要遠遠超過用32位架構(gòu)的嵌人式處理器實現(xiàn)的模式。本文采取了全新的設(shè)計理念，即以高安全性的、32位架構(gòu)的嵌入式處理器為核心，結(jié)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(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)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(gòu)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(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的各種主流接口。另一個重要參考因素，那就是方案應(yīng)用定位。此稅控POs方案于設(shè)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(shè)計的特點也告訴我們，應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計不應(yīng)一味追求高性能。作為嵌入式領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)應(yīng)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(shè)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(gòu)成及實現(xiàn)

(1) 硬件構(gòu)成

硬件設(shè)計上，在核心處理器AT91RM9200的基礎(chǔ)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(wù)部門有效控制稅收來源而設(shè)計和預(yù)留的;其靈活的模塊化設(shè)計，極大地方便了稅控器的功能升級和維護。

②網(wǎng)絡(luò)接口：具有智能糾錯功能的10/100 MHz自適應(yīng)的高速以太網(wǎng)口設(shè)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(shè)，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(gòu)成

采用的是一套標準的嵌入式Linux系統(tǒng)——ARM—Linux，其構(gòu)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(yīng)用系統(tǒng)主要靠它來完成系統(tǒng)的安裝和調(diào)試等任務(wù);在整個系統(tǒng)設(shè)計過程中，BootLoader是與具體硬件結(jié)合最緊密的部分，其實現(xiàn)主要為匯編語言。

②Kernel：整個應(yīng)用系統(tǒng)的核心，它負責(zé)統(tǒng)一調(diào)度和管理系統(tǒng)上的所有資源;系統(tǒng)啟動過程中，繼引導(dǎo)代碼之后進一步初始化外設(shè)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(jié)構(gòu);一般包臺系統(tǒng)以及其上應(yīng)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(jié)合便構(gòu)成了一個完整的ARM—Linux操作

系統(tǒng)。實際應(yīng)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(yīng)用上是系統(tǒng)級的，整個系統(tǒng)設(shè)計是把上層應(yīng)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(jié)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(nèi)置資源豐富，外圍電路設(shè)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(diào)測成功率。

③擴展靈活性：通過內(nèi)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(shè)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(yīng)用需求。

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(shè)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(yīng)用。隨著我國網(wǎng)絡(luò)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(luò)化、系統(tǒng)化、智能化的稅控P0S設(shè)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(nèi)，稅控P0S的發(fā)展應(yīng)該是更多地向更高的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向不斷推進。

5 結(jié)束語

目前，此方案已通過國家相關(guān)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(jié)構(gòu)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(gòu)核與微控制器/微處理器。我們有理由相信ARM體系結(jié)構(gòu)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。