登錄
注冊
糧食物流系統(tǒng)中移動POS終端的設計
作者：許德剛 甄彤
來源：RFID世界網
日期：2011-04-08 10:48:08
摘要：電子商務的發(fā)展對建立集信息流、商流、資金流和物流于一體的新型物流配送中心提出了更高的要求。根據嵌入式系統(tǒng)設計的具體特點，分析了系統(tǒng)結構和移動終端的硬件組成，給出了實現該系統(tǒng)軟、硬件終端以及WAP網關的解決方案。
引言
在物流管理中，信息系統(tǒng)越來越強化物流企業(yè)和貨主之間的聯接，以實現高品質服務和低成本的運作。對此，推廣手持式數據終端（移動POS機）和條形碼在物流流通領域的應用，既可以實現高質量的配送管理，又可對配送中心的貨物進行隨時動態(tài)追蹤管理，并可以根據所獲知的數據進行市場分析和市場預測等方面的信息支持。
文章是以糧食物流環(huán)境中的移動電子商務系統(tǒng)為背景，該系統(tǒng)利用了條形碼作為糧食物流信息的載體，將經銷網絡中的貨物進行貼標，從而實現了對糧食物流信息的跟蹤，并利用移動POS機作為信息采集設備，對物流信息和糧庫網點需求進行收集、整理和分析預測的。
1業(yè)務流程
以WAP協(xié)議應用模型為基礎，將現有的POS機升級為支持WAP協(xié)議的無線移動終端，利用現用的無線通信網絡，通過WAP協(xié)議應用網關，實現與連在Internet上業(yè)務服務器進行交互。為了完成支付功能，作為可信任的第三方的安全認證中心由中國金融認證中心CA來承擔，原有的業(yè)務系統(tǒng)將通過虛擬專有網VPN來與本地銀行支付網關建立連接。系統(tǒng)業(yè)務流程如圖1。
1．倉儲管理人員打開WAP無線終端設備，首先校驗操作員開機PIN碼，成功則無線終端設備進入工作狀態(tài)；
2．銷售人員選擇無線支付菜單，進入無線支付功能模塊；
3． WAP無線終端設備向本地WAP應用服務器發(fā)起連接請求，請求與服務器建立WTLS第二類服務連接，如果成功建立連接，可以利用WAP無線終端設備微瀏覽器瀏覽服務器頁
4．頁面提示錄入（掃描）網點編號，提交信息；
5．瀏覽器進入物流中心信息頁面，選擇應繳費用選項；
6．進入填寫繳費單頁面，輸入（錄入）糧食經銷商銀行卡賬號，密碼；提交表單；
7．返回提交結果，成功則打印成功支付收據，不成功，打印不成功收據。
2框架結構
整個系統(tǒng)包括無線部分和有線部分兩部分，無線終端經過WAP網關透明地與Web服務器進行通信，訪問物流中心系統(tǒng)的Web業(yè)務服務器。圖2給出了一個無線支付系統(tǒng)框架結構，從圖可以看出，整個系統(tǒng)是一個易擴展的平臺，支付應用只是系統(tǒng)可以支持業(yè)務的一部分，其他業(yè)務可以很容易的擴展到這個系統(tǒng)中；并且，利用XML技術我們可以實現對不同接入設備瀏覽器的自動適配。圖中還給出了無線支付應用的結構。整個系統(tǒng)的安全是基于WPKI的，WAP終端設備、WAP網關以及WAP應用服務器都保存著各自的證書；從WAP終端設備到WAP網關可以實現WTLS協(xié)議的安全連接，同時利用無線認證中心；WAP網關與業(yè)務系統(tǒng)Web服務器利用SSL協(xié)議進行安全連接，同樣可以利用雙方的證書保證身份。
3.1 WAP終端設備硬件
WAP終端設備硬件使用的是杭州中恒出品的移動POS機—LU3210型條形碼移動數據采集終端機，產品體積小，重量輕便于攜帶，抗震防摔，防塵防水，穩(wěn)定可靠耗電量低，并可以兼用5號電池。
它在條形碼圖象信號濾波技術方面，采用了分形插值方法，提高了邊緣效應和峰值重現能力；在二維碼數據編碼生成和識讀器匹配的糾錯技術方面，采用了RS控制碼算法，提高了識讀匹配的容錯性。
在本系統(tǒng)中要實現無線功能，需在LU3210的基礎上，我們進行相應的硬件升級，如：增加GSM（支持GPRS， WAP協(xié)議棧）射頻通信模塊，熱敏打印機，磁條卡識讀器。
系統(tǒng)中GSM射頻通信模塊是一個新硬件，并且在本系統(tǒng)中有很大的作用，GSM模塊由幾個不同功能的模塊組成，大部分都是基本模塊：包括電源管理，語音編解碼器，電路接口，GSM核心模塊，象WAP協(xié)議模塊和GPS等模塊屬于可選模塊，當然還可以根據需要擴展其他如藍牙等。
對于GSM模塊，選擇合適的物理尺寸也是很重要的。對于手持設備，合適的尺寸是指易于攜帶的，適于安裝的。圖3中給出的是Xircom公司的一種GPRS模塊。
這里的SIM卡首先是GPRS終端設備的用戶識別卡，并且應該是實現WAP協(xié)議安全保證的根本。內存和Flash ROM是成本考慮的另一個方面。對于手持無線終端設備，對數據存儲和運算量都不是很大，可以酌情考慮系統(tǒng)的要求。
3.2 WAP終端設備軟件系統(tǒng)
隨著微處理器的產生，價格低廉、結構小巧的CPU和外設連接提供了穩(wěn)定可靠的硬件架構，那么限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸就突出表現在了軟件方面。嵌入式系統(tǒng)（Embedded Systems）被定義為：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁減，適應對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
實現嵌入式系統(tǒng)，我們可以選擇相應體系的微控制器（Microcontroller Unit：MCU），這里，我們可以直接使用X86體系的編譯器對Linux核心源代碼直接進行編譯及剪裁。
通常嵌入式Linux被燒錄在Flash Memory中，可以避免掉電的影響。系統(tǒng)加電啟動后，程序將從Flash Memory加載到RAM中執(zhí)行。
由于Linux是開放原代碼的自由軟件，我們可以根據應用系統(tǒng)設計的具體需要對Linux內核源代碼進行修改并重新編譯。系統(tǒng)實現步驟：
重新編譯Linux內核，去掉內核中不需要的模塊；
編寫B(tài)oot Loader，制作Boot ROM用于加載嵌入式Linux內核到內存中；
重新設計各種設備驅動程序；
設計嵌入式Linux應用程序，負責指定的功能。
嵌入式Linux系統(tǒng)執(zhí)行流程如圖4所示。
1．16位和32位嵌入式處理器硬件應用設計技術；
2．嵌入式處理器上的嵌入式操作系統(tǒng)軟件的定制；
3．應用程序開發(fā)。
針對我們的系統(tǒng)，我們還需要安裝一個微瀏覽器，作為WAP應用中的客戶端?；谇度胧絃inux的微瀏覽器產品有很多，這里采用移軟科技（南京）有限公司的基于嵌入式Linux微瀏覽器。
這是一個專為移動終端、掌上電腦等移動設備開發(fā)的微型瀏覽器，可同時瀏覽Web和WAP兩種內容的網頁，全面支持HTML和WML標準，極容易移植到其它操作系統(tǒng)中；核心代碼由標準C語言寫成適用于存儲空間較小的移動終端，內核占用空間僅250K，運行內存只需32K RAM；支持數據傳輸安全可靠，支持HTTP 1.1及WSP，WTP等所有WAP協(xié)議；與硬件結合的兼容性強，底層WDP可支持GSM/CDMA；不但適合現在的移動設備，也適合未來的移動設備，隨著無線傳輸帶寬增加，移動設備將可瀏覽傳統(tǒng)的Web站點，本產品二者兼容。
4 WAP網關的實現
在WAP的編程模型中，客戶端（無線終端）與服務器分別處在不同的網絡中，并使用不同的通信協(xié)議，為此引入了WAP網關以實現網絡互連及協(xié)議轉換等其它功能。
WAP被設計成一個有著廣泛的適用性和充分的包容性的應用協(xié)議，這其中重要的一點就是它能適用于任何現有的、或計劃中的無線承載業(yè)務。不同承載業(yè)務有著不同的服務質量，其傳輸吞吐量、誤碼率及時延等指標各不相同，WAP必須能補償或容忍這些不同。因目前移動網絡大多為GSM系統(tǒng)，因此，實現時我們主要考慮WAP網關在GSM網絡上的應用。
WAP網關在網絡中處于連接GSM與Internet的位置。它一方面通過GSM的承載業(yè)務，如短消息業(yè)務、GPRS等，以連接客戶端：另一方面連接Internet，以訪問內容服務器。
各大手機廠商都有自己的WAP網關產品，在國內電信部門使用較多是Nokia，Motorola和Phone.com的網關，它們的功能比較完善，技術支持力量雄厚，但價格極高，對于普通的企業(yè)來說是無法承受的。這里采用國際流行的Infinite網關作為可選的方案。Infinite Enterprise Server是從1999年8月開始商業(yè)化的，提供最流行和廣泛使用的WAP Server，已經被歐洲和亞洲許多大型企業(yè)和移動商選用。Inifinite WAP Server可以同時支持ISP、移動用戶和企業(yè)用戶，可以提供電子郵件和其他Internet或者Intranet的服務。最新的版本支持WML Script， HTTP cookies和可選的WTLS加密。
5結束語
本文根據本系統(tǒng)的業(yè)務流程，以及嵌入式系統(tǒng)設計的具體特點，給出了系統(tǒng)所用的軟、硬件終端以及WAP網關的解決方案。本系統(tǒng)應用靈活、體積小、通用性高和可靠性強，有很強的實用性和經濟價值。下一步的工作主要是針對糧食物流中心的需求進行功能擴展，并且把整個系統(tǒng)納入物流中心的信息系統(tǒng)中。（文/河南工業(yè)大學 信息科學與工程學院 許德剛 甄彤）
參考文獻
[1] 王田苗. 基于移動支付的POS終端系統(tǒng)軟件研究[J].微計算機信息,2006
[2] 劉承廣,常宇健,楊衛(wèi)東,施博學. uCOS-II在車載GPS移動終端中的應用[J]. 微計算機信息,2005
[3] Varshney, U., and Vetter. R.A framework for the Emerging Mobile Commerce Applica- tions.In Rroc. of the 34th Hawaii International Conference on System Sciences,2001
在物流管理中，信息系統(tǒng)越來越強化物流企業(yè)和貨主之間的聯接，以實現高品質服務和低成本的運作。對此，推廣手持式數據終端（移動POS機）和條形碼在物流流通領域的應用，既可以實現高質量的配送管理，又可對配送中心的貨物進行隨時動態(tài)追蹤管理，并可以根據所獲知的數據進行市場分析和市場預測等方面的信息支持。
文章是以糧食物流環(huán)境中的移動電子商務系統(tǒng)為背景，該系統(tǒng)利用了條形碼作為糧食物流信息的載體，將經銷網絡中的貨物進行貼標，從而實現了對糧食物流信息的跟蹤，并利用移動POS機作為信息采集設備，對物流信息和糧庫網點需求進行收集、整理和分析預測的。
1業(yè)務流程
以WAP協(xié)議應用模型為基礎，將現有的POS機升級為支持WAP協(xié)議的無線移動終端，利用現用的無線通信網絡，通過WAP協(xié)議應用網關，實現與連在Internet上業(yè)務服務器進行交互。為了完成支付功能，作為可信任的第三方的安全認證中心由中國金融認證中心CA來承擔，原有的業(yè)務系統(tǒng)將通過虛擬專有網VPN來與本地銀行支付網關建立連接。系統(tǒng)業(yè)務流程如圖1。
圖1 系統(tǒng)業(yè)務流程
1．倉儲管理人員打開WAP無線終端設備，首先校驗操作員開機PIN碼，成功則無線終端設備進入工作狀態(tài)；
2．銷售人員選擇無線支付菜單，進入無線支付功能模塊；
3． WAP無線終端設備向本地WAP應用服務器發(fā)起連接請求，請求與服務器建立WTLS第二類服務連接，如果成功建立連接，可以利用WAP無線終端設備微瀏覽器瀏覽服務器頁
4．頁面提示錄入（掃描）網點編號，提交信息；
5．瀏覽器進入物流中心信息頁面，選擇應繳費用選項；
6．進入填寫繳費單頁面，輸入（錄入）糧食經銷商銀行卡賬號，密碼；提交表單；
7．返回提交結果，成功則打印成功支付收據，不成功，打印不成功收據。
2框架結構
整個系統(tǒng)包括無線部分和有線部分兩部分，無線終端經過WAP網關透明地與Web服務器進行通信，訪問物流中心系統(tǒng)的Web業(yè)務服務器。圖2給出了一個無線支付系統(tǒng)框架結構，從圖可以看出，整個系統(tǒng)是一個易擴展的平臺，支付應用只是系統(tǒng)可以支持業(yè)務的一部分，其他業(yè)務可以很容易的擴展到這個系統(tǒng)中；并且，利用XML技術我們可以實現對不同接入設備瀏覽器的自動適配。圖中還給出了無線支付應用的結構。整個系統(tǒng)的安全是基于WPKI的，WAP終端設備、WAP網關以及WAP應用服務器都保存著各自的證書；從WAP終端設備到WAP網關可以實現WTLS協(xié)議的安全連接，同時利用無線認證中心；WAP網關與業(yè)務系統(tǒng)Web服務器利用SSL協(xié)議進行安全連接，同樣可以利用雙方的證書保證身份。
圖2系統(tǒng)框架
3.1 WAP終端設備硬件
WAP終端設備硬件使用的是杭州中恒出品的移動POS機—LU3210型條形碼移動數據采集終端機，產品體積小，重量輕便于攜帶，抗震防摔，防塵防水，穩(wěn)定可靠耗電量低，并可以兼用5號電池。
它在條形碼圖象信號濾波技術方面，采用了分形插值方法，提高了邊緣效應和峰值重現能力；在二維碼數據編碼生成和識讀器匹配的糾錯技術方面，采用了RS控制碼算法，提高了識讀匹配的容錯性。
在本系統(tǒng)中要實現無線功能，需在LU3210的基礎上，我們進行相應的硬件升級，如：增加GSM（支持GPRS， WAP協(xié)議棧）射頻通信模塊，熱敏打印機，磁條卡識讀器。
系統(tǒng)中GSM射頻通信模塊是一個新硬件，并且在本系統(tǒng)中有很大的作用，GSM模塊由幾個不同功能的模塊組成，大部分都是基本模塊：包括電源管理，語音編解碼器，電路接口，GSM核心模塊，象WAP協(xié)議模塊和GPS等模塊屬于可選模塊，當然還可以根據需要擴展其他如藍牙等。
對于GSM模塊，選擇合適的物理尺寸也是很重要的。對于手持設備，合適的尺寸是指易于攜帶的，適于安裝的。圖3中給出的是Xircom公司的一種GPRS模塊。
.jpg)
圖3 Xircom公司的一種GPRS模塊
這里的SIM卡首先是GPRS終端設備的用戶識別卡，并且應該是實現WAP協(xié)議安全保證的根本。內存和Flash ROM是成本考慮的另一個方面。對于手持無線終端設備，對數據存儲和運算量都不是很大，可以酌情考慮系統(tǒng)的要求。
3.2 WAP終端設備軟件系統(tǒng)
隨著微處理器的產生，價格低廉、結構小巧的CPU和外設連接提供了穩(wěn)定可靠的硬件架構，那么限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸就突出表現在了軟件方面。嵌入式系統(tǒng)（Embedded Systems）被定義為：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁減，適應對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。
實現嵌入式系統(tǒng)，我們可以選擇相應體系的微控制器（Microcontroller Unit：MCU），這里，我們可以直接使用X86體系的編譯器對Linux核心源代碼直接進行編譯及剪裁。
通常嵌入式Linux被燒錄在Flash Memory中，可以避免掉電的影響。系統(tǒng)加電啟動后，程序將從Flash Memory加載到RAM中執(zhí)行。
由于Linux是開放原代碼的自由軟件，我們可以根據應用系統(tǒng)設計的具體需要對Linux內核源代碼進行修改并重新編譯。系統(tǒng)實現步驟：
重新編譯Linux內核，去掉內核中不需要的模塊；
編寫B(tài)oot Loader，制作Boot ROM用于加載嵌入式Linux內核到內存中；
重新設計各種設備驅動程序；
設計嵌入式Linux應用程序，負責指定的功能。
嵌入式Linux系統(tǒng)執(zhí)行流程如圖4所示。
.jpg)
圖4 嵌入式Linux系統(tǒng)執(zhí)行流程圖
1．16位和32位嵌入式處理器硬件應用設計技術；
2．嵌入式處理器上的嵌入式操作系統(tǒng)軟件的定制；
3．應用程序開發(fā)。
針對我們的系統(tǒng)，我們還需要安裝一個微瀏覽器，作為WAP應用中的客戶端?；谇度胧絃inux的微瀏覽器產品有很多，這里采用移軟科技（南京）有限公司的基于嵌入式Linux微瀏覽器。
這是一個專為移動終端、掌上電腦等移動設備開發(fā)的微型瀏覽器，可同時瀏覽Web和WAP兩種內容的網頁，全面支持HTML和WML標準，極容易移植到其它操作系統(tǒng)中；核心代碼由標準C語言寫成適用于存儲空間較小的移動終端，內核占用空間僅250K，運行內存只需32K RAM；支持數據傳輸安全可靠，支持HTTP 1.1及WSP，WTP等所有WAP協(xié)議；與硬件結合的兼容性強，底層WDP可支持GSM/CDMA；不但適合現在的移動設備，也適合未來的移動設備，隨著無線傳輸帶寬增加，移動設備將可瀏覽傳統(tǒng)的Web站點，本產品二者兼容。
4 WAP網關的實現
在WAP的編程模型中，客戶端（無線終端）與服務器分別處在不同的網絡中，并使用不同的通信協(xié)議，為此引入了WAP網關以實現網絡互連及協(xié)議轉換等其它功能。
WAP被設計成一個有著廣泛的適用性和充分的包容性的應用協(xié)議，這其中重要的一點就是它能適用于任何現有的、或計劃中的無線承載業(yè)務。不同承載業(yè)務有著不同的服務質量，其傳輸吞吐量、誤碼率及時延等指標各不相同，WAP必須能補償或容忍這些不同。因目前移動網絡大多為GSM系統(tǒng)，因此，實現時我們主要考慮WAP網關在GSM網絡上的應用。
WAP網關在網絡中處于連接GSM與Internet的位置。它一方面通過GSM的承載業(yè)務，如短消息業(yè)務、GPRS等，以連接客戶端：另一方面連接Internet，以訪問內容服務器。
各大手機廠商都有自己的WAP網關產品，在國內電信部門使用較多是Nokia，Motorola和Phone.com的網關，它們的功能比較完善，技術支持力量雄厚，但價格極高，對于普通的企業(yè)來說是無法承受的。這里采用國際流行的Infinite網關作為可選的方案。Infinite Enterprise Server是從1999年8月開始商業(yè)化的，提供最流行和廣泛使用的WAP Server，已經被歐洲和亞洲許多大型企業(yè)和移動商選用。Inifinite WAP Server可以同時支持ISP、移動用戶和企業(yè)用戶，可以提供電子郵件和其他Internet或者Intranet的服務。最新的版本支持WML Script， HTTP cookies和可選的WTLS加密。
5結束語
本文根據本系統(tǒng)的業(yè)務流程，以及嵌入式系統(tǒng)設計的具體特點，給出了系統(tǒng)所用的軟、硬件終端以及WAP網關的解決方案。本系統(tǒng)應用靈活、體積小、通用性高和可靠性強，有很強的實用性和經濟價值。下一步的工作主要是針對糧食物流中心的需求進行功能擴展，并且把整個系統(tǒng)納入物流中心的信息系統(tǒng)中。（文/河南工業(yè)大學 信息科學與工程學院 許德剛 甄彤）
參考文獻
[1] 王田苗. 基于移動支付的POS終端系統(tǒng)軟件研究[J].微計算機信息,2006
[2] 劉承廣,常宇健,楊衛(wèi)東,施博學. uCOS-II在車載GPS移動終端中的應用[J]. 微計算機信息,2005
[3] Varshney, U., and Vetter. R.A framework for the Emerging Mobile Commerce Applica- tions.In Rroc. of the 34th Hawaii International Conference on System Sciences,2001
