AT91RM9200在嵌入式稅控POS系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘  要:首先介紹并分析了我國(guó)稅控POS產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，并以目前市場(chǎng)條件下共有的突出技術(shù)問(wèn)題為重心，加以詳細(xì)闡述；然后在技術(shù)層面從硬件和軟件兩個(gè)角度進(jìn)行了細(xì)致方案選型及可性行分析；最后定位以ARM結(jié)構(gòu)體系處理器為核心的嵌入式稅控POS解決方案。同時(shí)還從實(shí)際應(yīng)用角度，對(duì)我國(guó)稅控POS產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)做了分析和預(yù)測(cè)。
關(guān)鍵詞: ARM，Linux，稅控POS，嵌入式解決方案

1 引 言
    據(jù)賽迪顧問(wèn)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)將有300～500萬(wàn)臺(tái)的市場(chǎng)裝機(jī)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(chǎng)需求，會(huì)形成至少300～400億元的巨大市場(chǎng)。然而，整個(gè)稅控收款機(jī)市場(chǎng)急待解決的問(wèn)題還不少。

    稅控POs概念在我國(guó)提出雖已有幾年時(shí)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(duì)該行業(yè)發(fā)展的期望。分析其原因，有來(lái)自企業(yè)自身的自主創(chuàng)新能力缺乏，也有來(lái)自產(chǎn)業(yè)鏈的上下游廠商配合力度不夠，甚至還有來(lái)自我國(guó)相關(guān)行業(yè)的法律法規(guī)相對(duì)滯后和不夠完善。所有這些問(wèn)題，都嚴(yán)重影響著我國(guó)稅控POS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 方案需求分析
    對(duì)于一個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)用的方案選型，應(yīng)考慮安全性能、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)品多元化和服務(wù)專(zhuān)業(yè)化等多種問(wèn)題，但更主要的還是基于如下考慮：

    首先，不論從硬件實(shí)現(xiàn)角度還是從軟件實(shí)現(xiàn)角度來(lái)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(mǎn)足如今社會(huì)信息化的各種要求，還要能滿(mǎn)足我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)稅源監(jiān)控的嚴(yán)格要求。

    其次，嵌入式ARM處理器集成度等方面的獨(dú)特優(yōu)越性和相對(duì)低廉的價(jià)位，也是我們選擇用它來(lái)實(shí)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(jī)那樣功能單一的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。即使用單片機(jī)可以做到，那么不論在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的成本上還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度上都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)用32位架構(gòu)的嵌人式處理器實(shí)現(xiàn)的模式。本文采取了全新的設(shè)計(jì)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(lái)完成。下面將對(duì)ARM處理器系列當(dāng)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(shí)現(xiàn)，給以詳細(xì)介紹。

3 方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3．1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)價(jià)格相對(duì)低廉，而且還是一款工業(yè)級(jí)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(gè)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(jì)之初，就已充分考慮了方案定位的典型性和普適性，沒(méi)有一味追求高端。同時(shí)，嵌人式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)也告訴我們，應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)，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(shì)。

    表1為系統(tǒng)的性能參數(shù)。

3．2  系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)

(1) 硬件構(gòu)成

    硬件設(shè)計(jì)上，在核心處理器AT91RM9200的基礎(chǔ)上，外擴(kuò)了各種接口的專(zhuān)用芯片，如圖2所示。

其主要實(shí)現(xiàn)接口如下：

    ①稅控專(zhuān)用接口：稅控器的專(zhuān)用通道，是專(zhuān)為稅務(wù)部門(mén)有效控制稅收來(lái)源而設(shè)計(jì)和預(yù)留的；其靈活的模塊化設(shè)計(jì)，極大地方便了稅控器的功能升級(jí)和維護(hù)。

    ②網(wǎng)絡(luò)接口：具有智能糾錯(cuò)功能的10／100 MHz自適應(yīng)的高速以太網(wǎng)口設(shè)計(jì)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院蛯?shí)時(shí)性。

    ③標(biāo)準(zhǔn)串行接口：提供3個(gè)2線串口、1個(gè)4線串口和1個(gè)8線串口來(lái)支持多種外設(shè)，如IC卡、磁條掃描、串行熱敏打印機(jī)和GPRS／CDMA無(wú)線通信模塊等。

    ④存儲(chǔ)卡接口：豐富的各類(lèi)存儲(chǔ)卡接口，包括USB Host、USB Device、CF卡和IDE硬盤(pán)等，可以實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

(2) 軟件構(gòu)成

    采用的是一套標(biāo)準(zhǔn)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(gè)主體部分。其中：

    ①Bootloader:系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)第一時(shí)間執(zhí)行的一段代碼；在功能上類(lèi)似PC機(jī)上的BIOS系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)主要靠它來(lái)完成系統(tǒng)的安裝和調(diào)試等任務(wù)；在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，BootLoader是與具體硬件結(jié)合最緊密的部分，其實(shí)現(xiàn)主要為匯編語(yǔ)言。

    ②Kernel：整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的核心，它負(fù)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(dòng)過(guò)程中，繼引導(dǎo)代碼之后進(jìn)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(jiǎn)單理解為系統(tǒng)下各種文件的有機(jī)組織結(jié)構(gòu)；一般包臺(tái)系統(tǒng)以及其上應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)所需的各種庫(kù)文件和資源文件。

    以上3部分的有機(jī)結(jié)合便構(gòu)成了一個(gè)完整的ARM—Linux操作系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)還須通過(guò)燒寫(xiě)器把它固化在一顆FLASH芯片上。

3．3 方案價(jià)值與特點(diǎn)

    ①高度安全性：首先，該方案在應(yīng)用上是系統(tǒng)級(jí)的，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是把上層應(yīng)用納入系統(tǒng)一級(jí)實(shí)現(xiàn)的；其次，操作系統(tǒng)上選擇了以安全性著稱(chēng)的Linux系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，再結(jié)合ARM處理器的各種數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制的使用，有效地保證了稅控POS在數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)和傳送等過(guò)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(jì)簡(jiǎn)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(jī)的一次調(diào)測(cè)成功率。

    ③擴(kuò)展靈活性：通過(guò)內(nèi)置的兩個(gè)USBHost接口為產(chǎn)品的后續(xù)升級(jí)提供高度的擴(kuò)展性，如USB無(wú)線網(wǎng)卡和LISB鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等輸人設(shè)備。

    ④多種存儲(chǔ)方式：提供擴(kuò)展FLASH存儲(chǔ)，并支持IDE硬盤(pán)、電子盤(pán)、CF卡和U盤(pán)等存儲(chǔ)卡。

    ⑤多種通信方式：提供100 MFIz以太網(wǎng)，吞吐量可達(dá)60 Mbps以上。支持普通Modem撥號(hào)、GPRS／CDMA撥號(hào)和ADSL撥號(hào)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(mǎn)足多種POS機(jī)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(hù)定制自己的u1界面；甚至產(chǎn)品外殼也可設(shè)計(jì)得非常小巧、精致。

    ⑧操作簡(jiǎn)易方便：支持PS2，以及USB標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)，自定義小鍵盤(pán)和觸摸屏等。

4   稅控POS發(fā)展趨勢(shì)

    各種嵌入式稅控POS不斷推陳出新，具有無(wú)線功能的手持終端POS也已開(kāi)始應(yīng)用。隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)納稅的興起，過(guò)不了多久，嵌有功能更強(qiáng)大的并網(wǎng)納稅管理系統(tǒng)的稅控POS產(chǎn)品將會(huì)發(fā)展起來(lái)。屆時(shí)整個(gè)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(lèi)POS終端很可能先出現(xiàn)在一些高檔的餐飲、娛樂(lè)等場(chǎng)所，然后逐步普及開(kāi)來(lái)。因此，未來(lái)幾年時(shí)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(jìn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

    目前，此方案已通過(guò)國(guó)家相關(guān)部門(mén)的嚴(yán)格測(cè)試和認(rèn)證，并已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。事實(shí)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(shì)是十分明顯的，同時(shí)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(chǎng)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(guó)市場(chǎng)的普及和推廣必將帶動(dòng)我國(guó)稅控POS等電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。