一种简易快递终端主控系统的设计与实现

1、一种简易快递终端主控系统的设计与实现引言电子商务的蓬勃发展为快递行业带来巨大的发展机遇，国家邮政局于2016 年 5 月所发布的2015 年邮政行业发展统计公报中显示， 2015 年全国快递业务量为206.7 亿件，收入为 2769.6 亿元，可以看出快递已经成为一个重要的产业，其有序健康发展对于进一步推动电子商务的健康发展具有重要意义。目前在快递业的“最后1 公里”的派送方式仍然主要基于快递员的上门派送，在快递员的派送量逐渐增大，物品的体积和重量也逐渐多样化的情况下，这一派送方式已经无法满足快递行业的需求，因此许多公司纷纷采用在人口密集的区域部署快递终端（快递柜） 的方式来提高工作效率。但是

2、目前的大多数快递终端的主控系统采用工控机+单片机系统的结构 1 ，具有成本较高，性价比低的缺点。虽然目前有部分研究也提出了一些简易的快递终端系统2 ，但是只具有简单的功能，并且只能实现单体运营，实用性低。另外一方面，目前的快递终端系统，只集中部署在城市中人口密集的区域，对于郊区或者农村地区，由于建设和运营成本的问题，无法实现大范围的覆盖，然而目前农村电商服务是电商的重要发展方向 3 ，也是政府部门改善广大农村生活便利性的一个重要内容。基于以上问题，为降低快递终端系统的成本，尽快尽早实现对更多地区的覆盖，提高快递行业配送的效率，推动农村电商服务的发展，文章设计出了一种新型的简易快递终端的主控系统

3、，结合相应的箱体及机械结构，可实现各种规格的快递终端系统。下面分别从总体设计、硬件设计和软件设计来进行阐述。1 快递终端主控系统总体设计文章所设计的快递终端主控系统所适用的快递终端系统的采用图1 所示的结构进行部署，其中每个快递终端本地只保存少量数据，大部分数据都通过通信接口实时提交到远端的服务器中，远端的服务器维护一个数据库，保存了下属的各个快递终端中投递和取走的快递的实时状态，并且根据整体策略向下属的各个快递终端发送各种命令。这种结构使得快递终端都是轻量级的，在建造和运营成本上具有很大的优势，能快速在农村或者城市郊区进行推广。2 快递终端主控系统硬件设计该系统的处理器采用德州仪器公司 （

4、Texas Instruments ，TI ）的 DSP+ARM双核处理器F28M35H52C，该处理器具有非常丰富的片上资源， 包括浮点运算单元、136KB内部静态 RAM、1024KB 内部 Flash 、以太网控制器、PWM、 ADC、 CAN、 USB、SPI、IIC 等。并且由于该处理器的单片价格为10 美元左右，而对于很多常规的应用，几乎不需要添加额外的片外外设即可满足设计的需求，具有很高的性价比4 。快递终端主控系统的硬件结构如图2 所示，其中通信接口包括两类，一种是以太网口，适用于能就近接入有线网络的应用场合，由于F28M35H52C片内具有以太网控制器，只需要外接一片SMSC

5、公司的物理层芯片LAN8710a即可满足联网的需求，而4G网络则适用于各类偏远的地区，目前市场上有各类串口转4G的模块， F28M35H52C通过一个串口即可实现连接4G网络。此外，为了能对投递人和取件人进行拍照存证，系统中还添加了摄像头，选择了OV7670摄像头，利用 F28M35H52C的 GPIO口来模拟 SCCB总线来对摄像头进行控制。键盘、液晶模块（ LCM12832）和条码读卡器是用户接口，而机械部分的电机控制由 F28M35H52C片上的 PWM来实现。3 快递终端主控系统软件设计快递终端主控系统的软件是多任务的，基于TI-RTOS 来实现，具体开发时通过TI 公司的 Code

6、Composer Studio（ CCS）集成开发工具在相应工程中对*.cfg文件，可对各外设的驱动、网络协议、任务、任务间通信和同步机制等模块进行静态配置和裁剪。TI-RTOS 是由德州仪器公司研发的一款功能完善的，面向MCU平台的实时操作系统5 。TI-RTOS 提供了功能完善的一整套系统软件组件，包括内核、 网络协议栈、文件系统以及各类外设的驱动等，这使得开发人员能够专注于设计应用系统，从而大大缩短了产品的开发周期。快递终端主控系统的软件整体结构如图 3 所示，主要分为四个任务，任务间通过信号量（ semaphore）来实现同步，而数据的传输则采用共用的数据缓冲区，这样能节省系统所需内存

7、，并且也具有较高的效率。从流程上，当用户接口部分接收到外部事件时，会根据外部事件的类型分别启动通信、存证及电机驱动等模块的相关操作，图 4 是一个快递终端主控系统软件的流程图。当快递员或者取快件人按下相应的按键时，用户接口任务会根据按键的内容在 LCD屏幕上显示相应的提升内容，如果操作者是快递员，并且其输入了正确的存件密码，则根据其选择的箱体规格驱动电机开启其中一个箱子的箱门，并将相应信息上传到服务器。如果是取件人，经过实时和服务器的通信后对取件码进行验证后，启动存证任务，拍摄取件人的正面图像，由于本主控系统的处理能力有限，无法实现进一步的图像处理、特征提取等工作，所以存证模块的主要工作是拍摄图像，将图像存储到本地，并且在合适的时机将这些数据上传到数据及控制服务器。4 结束语智能快递终端的出现提高了快递派送的效率，具有可靠性高，维护方便等特点。而文章针对目前的快递终端存在的建造及