糧食物流系統(tǒng)中移動(dòng)POS終端的設(shè)計(jì)

    引言

    在物流管理中，信息系統(tǒng)越來(lái)越強(qiáng)化物流企業(yè)和貨主之間的聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)服務(wù)和低成本的運(yùn)作。對(duì)此，推廣手持式數(shù)據(jù)終端（移動(dòng)POS機(jī)）和條形碼在物流流通領(lǐng)域的應(yīng)用，既可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的配送管理，又可對(duì)配送中心的貨物進(jìn)行隨時(shí)動(dòng)態(tài)追蹤管理，并可以根據(jù)所獲知的數(shù)據(jù)進(jìn)行市場(chǎng)分析和市場(chǎng)預(yù)測(cè)等方面的信息支持。

    文章是以糧食物流環(huán)境中的移動(dòng)電子商務(wù)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(jīng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)中的貨物進(jìn)行貼標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)糧食物流信息的跟蹤，并利用移動(dòng)POS機(jī)作為信息采集設(shè)備，對(duì)物流信息和糧庫(kù)網(wǎng)點(diǎn)需求進(jìn)行收集、整理和分析預(yù)測(cè)的。

    1業(yè)務(wù)流程

    以WAP協(xié)議應(yīng)用模型為基礎(chǔ)，將現(xiàn)有的POS機(jī)升級(jí)為支持WAP協(xié)議的無(wú)線移動(dòng)終端，利用現(xiàn)用的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)WAP協(xié)議應(yīng)用網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)與連在Internet上業(yè)務(wù)服務(wù)器進(jìn)行交互。為了完成支付功能，作為可信任的第三方的安全認(rèn)證中心由中國(guó)金融認(rèn)證中心CA來(lái)承擔(dān)，原有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)將通過(guò)虛擬專有網(wǎng)VPN來(lái)與本地銀行支付網(wǎng)關(guān)建立連接。系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程如圖1。 

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

    系統(tǒng)的整個(gè)業(yè)務(wù)流程是以本地業(yè)務(wù)服務(wù)器為中心的，服務(wù)的對(duì)象也是本地的糧食經(jīng)銷(xiāo)商。從持有無(wú)線移動(dòng)終端設(shè)備的物流中心的管理人員來(lái)看，整個(gè)無(wú)線支付系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

    1．倉(cāng)儲(chǔ)管理人員打開(kāi)WAP無(wú)線終端設(shè)備，首先校驗(yàn)操作員開(kāi)機(jī)PIN碼，成功則無(wú)線終端設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)；
    2．銷(xiāo)售人員選擇無(wú)線支付菜單，進(jìn)入無(wú)線支付功能模塊；
    3． WAP無(wú)線終端設(shè)備向本地WAP應(yīng)用服務(wù)器發(fā)起連接請(qǐng)求，請(qǐng)求與服務(wù)器建立WTLS第二類服務(wù)連接，如果成功建立連接，可以利用WAP無(wú)線終端設(shè)備微瀏覽器瀏覽服務(wù)器頁(yè)
    4．頁(yè)面提示錄入（掃描）網(wǎng)點(diǎn)編號(hào)，提交信息；
    5．瀏覽器進(jìn)入物流中心信息頁(yè)面，選擇應(yīng)繳費(fèi)用選項(xiàng)；
    6．進(jìn)入填寫(xiě)繳費(fèi)單頁(yè)面，輸入（錄入）糧食經(jīng)銷(xiāo)商銀行卡賬號(hào)，密碼；提交表單；
    7．返回提交結(jié)果，成功則打印成功支付收據(jù)，不成功，打印不成功收據(jù)。

    2框架結(jié)構(gòu)

    整個(gè)系統(tǒng)包括無(wú)線部分和有線部分兩部分，無(wú)線終端經(jīng)過(guò)WAP網(wǎng)關(guān)透明地與Web服務(wù)器進(jìn)行通信，訪問(wèn)物流中心系統(tǒng)的Web業(yè)務(wù)服務(wù)器。圖2給出了一個(gè)無(wú)線支付系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，從圖可以看出，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)易擴(kuò)展的平臺(tái)，支付應(yīng)用只是系統(tǒng)可以支持業(yè)務(wù)的一部分，其他業(yè)務(wù)可以很容易的擴(kuò)展到這個(gè)系統(tǒng)中；并且，利用XML技術(shù)我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同接入設(shè)備瀏覽器的自動(dòng)適配。圖中還給出了無(wú)線支付應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)的安全是基于WPKI的，WAP終端設(shè)備、WAP網(wǎng)關(guān)以及WAP應(yīng)用服務(wù)器都保存著各自的證書(shū)；從WAP終端設(shè)備到WAP網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)WTLS協(xié)議的安全連接，同時(shí)利用無(wú)線認(rèn)證中心；WAP網(wǎng)關(guān)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)Web服務(wù)器利用SSL協(xié)議進(jìn)行安全連接，同樣可以利用雙方的證書(shū)保證身份。 

圖2系統(tǒng)框架

    3 WAP終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)

    3.1 WAP終端設(shè)備硬件

    WAP終端設(shè)備硬件使用的是杭州中恒出品的移動(dòng)POS機(jī)—LU3210型條形碼移動(dòng)數(shù)據(jù)采集終端機(jī)，產(chǎn)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(hào)電池。

    它在條形碼圖象信號(hào)濾波技術(shù)方面，采用了分形插值方法，提高了邊緣效應(yīng)和峰值重現(xiàn)能力；在二維碼數(shù)據(jù)編碼生成和識(shí)讀器匹配的糾錯(cuò)技術(shù)方面，采用了RS控制碼算法，提高了識(shí)讀匹配的容錯(cuò)性。

    在本系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)無(wú)線功能，需在LU3210的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行相應(yīng)的硬件升級(jí)，如：增加GSM（支持GPRS， WAP協(xié)議棧）射頻通信模塊，熱敏打印機(jī)，磁條卡識(shí)讀器。

    系統(tǒng)中GSM射頻通信模塊是一個(gè)新硬件，并且在本系統(tǒng)中有很大的作用，GSM模塊由幾個(gè)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(yǔ)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(dāng)然還可以根據(jù)需要擴(kuò)展其他如藍(lán)牙等。

    對(duì)于GSM模塊，選擇合適的物理尺寸也是很重要的。對(duì)于手持設(shè)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。 

圖3 Xircom公司的一種GPRS模塊

    對(duì)于手持無(wú)線終端設(shè)備，我們還要考慮的是電力的消耗。通常的手機(jī)電池可以使手機(jī)帶電大約一周時(shí)間，對(duì)于移動(dòng)設(shè)備至少應(yīng)該達(dá)到這個(gè)水平，如果帶電時(shí)間太短會(huì)給用戶帶來(lái)很多不必要的麻煩，降低了設(shè)備的可用性。

    這里的SIM卡首先是GPRS終端設(shè)備的用戶識(shí)別卡，并且應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)WAP協(xié)議安全保證的根本。內(nèi)存和Flash ROM是成本考慮的另一個(gè)方面。對(duì)于手持無(wú)線終端設(shè)備，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和運(yùn)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(shè)備軟件系統(tǒng)

    隨著微處理器的產(chǎn)生，價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)小巧的CPU和外設(shè)連接提供了穩(wěn)定可靠的硬件架構(gòu)，那么限制嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸就突出表現(xiàn)在了軟件方面。嵌入式系統(tǒng)（Embedded Systems）被定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁減，適應(yīng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

    實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)，我們可以選擇相應(yīng)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(duì)Linux核心源代碼直接進(jìn)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(dòng)后，程序?qū)腇lash Memory加載到RAM中執(zhí)行。

    由于Linux是開(kāi)放原代碼的自由軟件，我們可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體需要對(duì)Linux內(nèi)核源代碼進(jìn)行修改并重新編譯。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟：

    重新編譯Linux內(nèi)核，去掉內(nèi)核中不需要的模塊；
    編寫(xiě)B(tài)oot Loader，制作Boot ROM用于加載嵌入式Linux內(nèi)核到內(nèi)存中；
    重新設(shè)計(jì)各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；
    設(shè)計(jì)嵌入式Linux應(yīng)用程序，負(fù)責(zé)指定的功能。

    嵌入式Linux系統(tǒng)執(zhí)行流程如圖4所示。 

圖4 嵌入式Linux系統(tǒng)執(zhí)行流程圖

    這里，整個(gè)的開(kāi)發(fā)工作涉及到以下三個(gè)方面：

    1．16位和32位嵌入式處理器硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)；
    2．嵌入式處理器上的嵌入式操作系統(tǒng)軟件的定制；
    3．應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。

    針對(duì)我們的系統(tǒng)，我們還需要安裝一個(gè)微瀏覽器，作為WAP應(yīng)用中的客戶端?；谇度胧絃inux的微瀏覽器產(chǎn)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(gè)專為移動(dòng)終端、掌上電腦等移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)的微型瀏覽器，可同時(shí)瀏覽Web和WAP兩種內(nèi)容的網(wǎng)頁(yè)，全面支持HTML和WML標(biāo)準(zhǔn)，極容易移植到其它操作系統(tǒng)中；核心代碼由標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言寫(xiě)成適用于存儲(chǔ)空間較小的移動(dòng)終端，內(nèi)核占用空間僅250K，運(yùn)行內(nèi)存只需32K RAM；支持?jǐn)?shù)據(jù)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(jié)合的兼容性強(qiáng)，底層WDP可支持GSM/CDMA；不但適合現(xiàn)在的移動(dòng)設(shè)備，也適合未來(lái)的移動(dòng)設(shè)備，隨著無(wú)線傳輸帶寬增加，移動(dòng)設(shè)備將可瀏覽傳統(tǒng)的Web站點(diǎn)，本產(chǎn)品二者兼容。

    4 WAP網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)

    在WAP的編程模型中，客戶端（無(wú)線終端）與服務(wù)器分別處在不同的網(wǎng)絡(luò)中，并使用不同的通信協(xié)議，為此引入了WAP網(wǎng)關(guān)以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連及協(xié)議轉(zhuǎn)換等其它功能。

    WAP被設(shè)計(jì)成一個(gè)有著廣泛的適用性和充分的包容性的應(yīng)用協(xié)議，這其中重要的一點(diǎn)就是它能適用于任何現(xiàn)有的、或計(jì)劃中的無(wú)線承載業(yè)務(wù)。不同承載業(yè)務(wù)有著不同的服務(wù)質(zhì)量，其傳輸吞吐量、誤碼率及時(shí)延等指標(biāo)各不相同，WAP必須能補(bǔ)償或容忍這些不同。因目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)大多為GSM系統(tǒng)，因此，實(shí)現(xiàn)時(shí)我們主要考慮WAP網(wǎng)關(guān)在GSM網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用。

    WAP網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)中處于連接GSM與Internet的位置。它一方面通過(guò)GSM的承載業(yè)務(wù)，如短消息業(yè)務(wù)、GPRS等，以連接客戶端：另一方面連接Internet，以訪問(wèn)內(nèi)容服務(wù)器。

    各大手機(jī)廠商都有自己的WAP網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)電信部門(mén)使用較多是Nokia，Motorola和Phone.com的網(wǎng)關(guān)，它們的功能比較完善，技術(shù)支持力量雄厚，但價(jià)格極高，對(duì)于普通的企業(yè)來(lái)說(shuō)是無(wú)法承受的。這里采用國(guó)際流行的Infinite網(wǎng)關(guān)作為可選的方案。Infinite Enterprise Server是從1999年8月開(kāi)始商業(yè)化的，提供最流行和廣泛使用的WAP Server，已經(jīng)被歐洲和亞洲許多大型企業(yè)和移動(dòng)商選用。Inifinite WAP Server可以同時(shí)支持ISP、移動(dòng)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(wù)。最新的版本支持WML Script， HTTP cookies和可選的WTLS加密。

    5結(jié)束語(yǔ)

    本文根據(jù)本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，以及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體特點(diǎn)，給出了系統(tǒng)所用的軟、硬件終端以及WAP網(wǎng)關(guān)的解決方案。本系統(tǒng)應(yīng)用靈活、體積小、通用性高和可靠性強(qiáng)，有很強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。下一步的工作主要是針對(duì)糧食物流中心的需求進(jìn)行功能擴(kuò)展，并且把整個(gè)系統(tǒng)納入物流中心的信息系統(tǒng)中。（文/河南工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 許德剛 甄彤）

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