基于操作系統(tǒng)的觸摸屏加氣機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：本項目開發(fā)了一種運行android操作系統(tǒng)，搭載ARM cortex-A9四核處理器的平臺，通過通信接口與傳統(tǒng)加氣機(jī)ARM cortex-M3單核處理器通信，M3處理器負(fù)責(zé)底層硬件控制，A9多媒體處理器負(fù)責(zé)高級功能。創(chuàng)新的解決了完全基于操作系統(tǒng)開發(fā)可能造成的的系統(tǒng)非實時性，不穩(wěn)定等問題，也解決了單處理器開發(fā)耗時巨大，項目投入成本過高的問題。從而使得客戶能夠在加氣機(jī)上使用手指或觸摸筆操作，大尺寸的液晶屏幕使得信息顯示變得簡單，豐富和直觀，24位真彩色顯示屏提升了加氣機(jī)的用戶體驗，嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite的搭載使得在加氣機(jī)上快速查詢交易記錄的信息變得簡單和快速，多媒體播放功能使得加氣機(jī)不再是單一加氣功能的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：Android操作系統(tǒng);嵌入式數(shù)據(jù)庫;SQLite;加氣機(jī);ARM平臺

中圖分類號：TP273????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ??文章編號：1671-2064（2019）16-0000-00

隨著科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)單片機(jī)為處理核心的加氣機(jī)已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)客戶和用戶的需求，尤其是智能手機(jī)浪潮帶來的觸摸式操作普及，大尺寸彩屏交互頁面，互聯(lián)網(wǎng)金融支付，二維碼掃描等新功能的運用，傳統(tǒng)加氣機(jī)軟硬件架構(gòu)已經(jīng)無力支持和開發(fā)新功能。

根據(jù)以上問題，本設(shè)計采用雙處理器的設(shè)計思想，將復(fù)雜的高級的功能交由cortex-A9四核處理器實現(xiàn)，將傳統(tǒng)加氣機(jī)出可靠性要求非常高的內(nèi)容交由cortex-m3處理器實現(xiàn)。并通過串口通信將兩個處理器連接起來。其主要實現(xiàn)了觸摸式人機(jī)交互界面，真彩彩色大屏顯示，多媒體互動，提供了內(nèi)置數(shù)據(jù)庫功能，提供了基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)功能，提供了傳統(tǒng)加氣機(jī)的所有功能。

1設(shè)計約束

需求約束：（1）本系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)遵循的加氣機(jī)國標(biāo)要求，特別如下要求《GB/T 19237 壓縮天然氣加氣機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)》和《JJF 1015 計量器具型式評價和形式批準(zhǔn)通用規(guī)范》;（2）本項目軟件運行與基于android操作系統(tǒng)的cortex-A9四核處理器主板上，需要符合該軟件，硬件平臺的約束;（3）接口采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通訊接口RS232接口，通信速率在9600kbps-115200kbps之間可調(diào)，因此數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)需要收到通信接口的約束;（4）用戶界面考慮到觸摸屏分辨率有多種選擇，因此軟件需要提供一定自適應(yīng)處理能力，應(yīng)當(dāng)按照4：3或5：4比例，支持1024X768最高可以支持1920X1080分辨率設(shè)計。

2設(shè)計策略

擴(kuò)展策略：本系統(tǒng)采用了開源的android操作系統(tǒng)，觸摸屏加氣機(jī)的高級功能均運行與android系統(tǒng)之上，如需要將來擴(kuò)展功能，將從硬件擴(kuò)展和軟件擴(kuò)展兩方面考慮，如果硬件支持?jǐn)U展，android系統(tǒng)提供相應(yīng)的驅(qū)動支持和底層框架層支持的情況下，只需要編寫新的軟件部分就可以支持。如果該硬件沒有android系統(tǒng)驅(qū)動或者android框架層不支持該硬件，可能開發(fā)功能會有一定問題。

復(fù)用策略：本軟件采用基于java語言編寫，其核心控制邏輯，通信協(xié)議可以移植到j(luò)ava相關(guān)平臺。

折衷策略：對于硬件的擴(kuò)充盡量避免，將現(xiàn)有或者以后需要用到的硬件采用預(yù)留接口，或者usb接口的形式擴(kuò)充，對于軟件的擴(kuò)充，采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計思想，擴(kuò)充模塊不影響整個系統(tǒng)運行。

3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

（1）系統(tǒng)采用運行android操作系統(tǒng)的cortex-A9處理器平臺和運行裸機(jī)C程序的cortex-m3平臺，其采用物理串口通信。Android操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理用戶圖形界面，用戶點擊操作，多媒體功能和數(shù)據(jù)庫查詢等操作。Cortex-M3平臺采用目前我司M1000主板，其運行C程序，控制加氣機(jī)的底層傳感器和閥門，控制加氣邏輯，讀取IC卡，和金屬鍵盤操作，對點陣式液晶屏進(jìn)行基礎(chǔ)界面顯示。如圖1所示。

（2）由于我司原有硬件平臺性能無力支撐新的業(yè)務(wù)邏輯運算需要，因此本項目采用android智能操作系統(tǒng)的四核ARM平臺作為主要新增運算平臺;（2）新平臺和舊平臺通過串口通信，解決新平臺采用民用系統(tǒng)而帶來不穩(wěn)定消極因素，通過傳統(tǒng)裸機(jī)程序來提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如圖2所示。

4子系統(tǒng)UI模塊的結(jié)構(gòu)與功能

1. UI模塊采用android系統(tǒng)頁面與實體功能具體實現(xiàn)分離的設(shè)計，由XML文件描述頁面效果，由activity描述具體頁面功能實現(xiàn);（2）UI模塊與功能分離設(shè)計也可以方便更換U設(shè)計風(fēng)格，分離控件功能邏輯實現(xiàn)代碼與頁面風(fēng)格代碼的耦合，方便移植或更換UI。

5子系統(tǒng)通信模塊的結(jié)構(gòu)與功能

1. 通信模塊采用定制通信協(xié)議與M1000通信，通信模塊負(fù)責(zé)解析由M1000發(fā)送的數(shù)據(jù)包，組裝android軟件發(fā)送的數(shù)據(jù)包，錯誤信息判斷等功能;（2）采用單獨的通信模塊是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計模式，可以根據(jù)通信協(xié)議的增加匹配不同模塊，或者多通信模塊同時工作。

6 子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模塊的結(jié)構(gòu)與功能

（1）數(shù)據(jù)庫采用android原生搭載的sqlite輕量型數(shù)據(jù)庫，其采用文件形式存儲于系統(tǒng)文件系統(tǒng)中，具有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的所有標(biāo)準(zhǔn)操作，采用數(shù)據(jù)庫的設(shè)計大大增加了加氣機(jī)數(shù)據(jù)存儲查詢能力;（2）數(shù)據(jù)庫模塊是相對于單片機(jī)尋址存儲數(shù)據(jù)的高級實現(xiàn)，大幅增強(qiáng)了性能。

7子系統(tǒng)多媒體播放模塊的結(jié)構(gòu)與功能

1. 多媒體播放模塊采用android原生內(nèi)嵌媒體播放解碼器，對MP4，MKV，MOV，AVI等封裝的視頻文件均有解碼能力;（2）多媒體播放模塊具有方便調(diào)用，通用性強(qiáng)的特點，且對視頻播放進(jìn)行管理，不影響正常加氣機(jī)的正常使用。

8 結(jié)語

此次設(shè)計充分考慮了Android操作系統(tǒng)引入帶來的附加問題如何解決，考慮了系統(tǒng)整體穩(wěn)定性及傳統(tǒng)加氣機(jī)功能的兼容。產(chǎn)品創(chuàng)新的采用嵌入式智能操作系統(tǒng)，對比傳統(tǒng)windows或者windowsCE版本的觸摸屏加氣機(jī)，從處理性能，屏幕分辨率，支持彩色色深，數(shù)據(jù)庫嵌入等方面都具備了一定的技術(shù)先進(jìn)性。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-07-18

作者簡介：杜誠（1971—），男，漢族，重慶人，?？?，1993年畢業(yè)于上海高等機(jī)械?？茖W(xué)校電氣自動化專業(yè)，就職于重慶耐德能源裝備集成有限公司，研究方向：自動化控制系統(tǒng)。