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40;目的就是利用最先进的2.4GRF无线通信技术,嵌入式移动数据库技术[3][4],以及触摸屏的掌上电脑技术,为餐饮业走向全面数字化提供了完整的解决方案.该系统能够提高餐馆档次,提高效率,自动结账,避免人为错误,避免跑单,实时监控餐馆状况,提供各种各样统计信息,精简人手,管理库存,提高服务品质等,为餐饮行业带来崭新的管理理念与服务手段,优化业务流程,为客户提供更好的服务,实现企业价值最大化同时又使成本最低化,是餐饮行业向信息化发展的一个重要标志.由于使用无线技术通信,可以不用进行复杂的布线,这也大大降低了餐馆的建设成本,减少了对线路维护的开支.同时,无线通信的可以移动性也使服务员随时可以和吧台联系. 无线电子点菜系统基于目前很热门的技术–嵌入式技术[3],依托一定的硬件平台.因此微电子技术的发展对系统的性能有很大的限制,目前微电子技术已经发展到了SOC(SystemOnChip,片上系统),集成度获得了极大的提高.同时,芯片的价格,体积和能耗进一步降低,这些都使无线电子点菜系统向移动化和大众化方向发展.可以说,随着微电子技术的进一步发展,无线电子点菜系统仍然有很大的发展空间.1.2无线通信技术的发展现状
按照发射功率的不同,无线通信技术可分为短距离无线通信技术和长距离无线通信技术,它们各自依托的硬件平台和通信协议也有很大不同.几种常见的长距离无线通信系统如GPRS系统和我国即将投入使用的3G系统,它们都有一些共同的特点:使用专门的频段,需要专门的公司进行运营.由于本系统要求传输距离有限,而且对成本有限制,因此长距离无线通信协议不在考虑的范围之内,下面就重点阐述几种常见的短距离无线通信协议: 1蓝牙[5] 爱立信在1994年开始研究一种能使手机与其附件(如耳机)之间互相通信的无线模块,4年后,爱立信,诺基亚,IBM等公司共同推出了蓝牙技术,主要用于通信和信息设备的无线连接.蓝牙工作频率为2.4GHz,有效范围大约在10m半径内.在此范围内,采用蓝牙技术的多台设备,如手机,微机,激光打印机等能够无线互联,以约1Mb/s的速率相互传递数据,并能方便地接入互联网.目前蓝牙技术开发重点是多点连接,即一台设备同时与多台(最多7台)其他设备互联.今后,市场上不同厂商的蓝牙产品将能够相互联通. 蓝牙技术的应用主要有以下3类: 1语音/数据接入是指将一台计算机通过安全的无线链路连接到通信设备上,完成与广域网的连接. 2外围设备互连是指将各种设备通过蓝牙链路连接到主机上. 3PAN(PersonalAreaNet,个人局域网)如图1所示,主要用于个人网络与信息的共享与交换. 蓝牙协议有以下技术特点: (1)蓝牙工作在全球开放的2.4GHzISM频段, (2)使用跳频频谱扩展技术,把频带分成若干个跳频信道(hopchannel),在一次连接中,无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道, (3)一台蓝牙设备可同时与其它七台蓝牙设备建立连接, (4)数据传输速率可达1Mbit/s, (5)低功耗,通讯安全性好, (6)在有效范围内可越过障碍物进行连接,没有特别的通讯视角和方向要求, (7)支持语音传输, (8)组网简单方便 正是由于蓝牙协议有以上特点,蓝牙产品涉及PC,笔记本电脑,移动等信息设备和A/V设备,汽车电子,家用电器和工业设备领域.蓝牙的支持者们预言说,一旦支持蓝牙的芯片变得非常便宜,蓝牙将置身于几乎所有产品之中,从微波炉一直到衣服上的纽扣. 但是蓝牙的传输距离比较短,而且蓝牙是一种还没有完全成熟的技术,尽管被描述得前景诱人,但还有待于实际使用的严格检验.蓝牙的数据传输速率也不是很高,在当今这个数据爆炸的时代,可能也会对它的发展有所影响.目前主流的软件和硬件平台均不提供对蓝牙的支持,这使得蓝牙的应用成本升高,普及难度增大.从以上各点综合考虑,蓝牙协议不适合本系统. 2超宽带技术UWB(UltraWideband)[6] 超宽带技术UWB(UltraWideband)是另一个新发展起来的无线通信技术.UWB通过基带脉冲作用于天线的方式发送数据.窄脉冲(小于1ns)产生极大带宽的信号.脉冲采用脉位调制(PulsePositionModulation,PPM)或二进制移相键控(BPSK)调制.UWB被允许在3.1～10.6GHz的波段内工作.它主要应用在小范围,高分辨率,能够穿透墙壁,地面和身体的雷达和图像系统中.除此之外,这种新技术适用于对速率要求非常高(大于100Mb/s)的LAN(LocalAreaNet,本地局域网)s或PANs. 军事部门已对UWB进行了多年研究,开发出了分辨率极高的雷达.直到2002年2月14日,美国联邦通信委员会才准许该技术进入民用领域.所以对于商业和消费领域,UWB还是新鲜事物.UWB有可能在10m范围内,支持高达110Mb/s的数据传输率,不需要压缩数据,可以快速,简单,经济地完成视频数据处理.虽然说UWB技术的数据传输距离相比蓝牙技术已经获得很大提高,但是仍然不能满足本系统的技术要求. 3ZigBee[1][7] Zigbee是一种短距离,低功耗的无线通信技术名称.这一名称来源与蜜蜂的八字舞.其特点是近距离,低复杂度,低功耗,低数据速率,低成本.主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备. ZigBee协议的技术特点和应用前景将在下一章详细叙述. 4IrDA(infrareddataassociation,红外数据标准协会)技术[5][6] 红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波,它的频率高于微波而低于可见光,是一种人的眼睛看不到的光线.由于红外线的波长较短,对障碍物的衍射能力差,所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合,进行点对点的直线数据传输,传输速率最快可达16Mbps.IRDA将红外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之内.IRDA技术有以下特点: (1)它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术,被众多的硬件和软件平台所支持, (2)通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发. (3)主要是用来取代点对点的线缆连接, (4)新的通讯标准兼容早期的通讯标准, (5)小角度(30度锥角以内),短距离,点对点直线数据传输,保密性强 (6)传输速率较高,目前4M速率的FIR技术已被广泛使用,16M速率的VFIR技术已经发布. 虽然目前IRDA技术发展已经很成熟,而且有很多公司的产品都支持这种协议.但是由于红外线的波长较短,对障碍物的衍射能力差,所以它只能用于视距传输,传输距离比较短,因此也不适合本系统的技术要求. 综合比较以上各个短距离无线通信协议的技术特点和本系统的要求,只有ZigBee协议能基本满足要求.而且目前支持ZigBee协议的厂商比较多,技术发展也很成熟,可以作成低成本的嵌入式产品.
1.3论文的研究内容
无线电子点菜系统的实现是建立在硬件电路的基础上的,为了降低误码率,提高频率资源的利用律,数据必须按照一定协议传输.在发送端,数据按照一定的格式编码,然后调制到一约定的频率后发送,接受端将接收到的信号经过解调和解码后,将数据还原. 本论文的研究内容主要有两部分组成: 1.经过讨论各种无线通信协议的特点和电子技术的发展现状,在此基础上,提出了基于ZigBee协议的硬件平台.并详细分析了平台组成部分各自的原理以及功能. 2.分析了平台的编程规则,开发出了相应的驱动程序.
1.4内容安排
本文对无线电子电菜系统的硬件设计进行了深入的研究,全文共分为五章,各章节的内容安排如下: 第一章介绍了本文的研究背景和各章节的内容安排情况. 第二章介绍ZigBee协议的详细内容和一种基于ZigBee协议的芯片. 第三章在上一章的基础上提出了自己的硬件平台,详细介绍了平台的组成部分和各自的功能. 第四章和第三章相对应的,主要讲了硬件平台的驱动程序以及PC机端串行口调试工具的开发,并简
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