基于Cotex-A53的仓储管理系统的设计与实现

2015级物联网工程专业毕业论文基于Cotex-A53的仓储管理系统的设计与实现摘要：随着电子科学技术的发展，智能化逐渐进入社会的各个方面。智能仓库管理系统运用了互联网技术、嵌入式技术、无线通信技术和物联网技术。它将各种传感器设备连接在一起。通过网络管理，人们能够简单智能的控制仓库。另一方面，随着世界经济的发展，对仓库的要求也越来越高。智能控制对于仓库环境信息的实时监控越来越重要。本文就物联网智能仓储利用zigebee技术进行通信，利用boa服务器，利用各种传感器进行信息的采集与交互。系统利用Linux搭建平台，制作根文件系统，最后实现智能仓储的功能。关键词：嵌入式；zigbee;boa服务器；Linux内核，物联网；传感器Title：DesignandImplementationofWarehouseManagementSystemBasedonotex-A53Abstract:WiththedevelopmentofElectronicScienceandtechnology,intellectualizationhasgraduallyenteredallaspectsofsociety.IntelligentwarehousemanagementsystemcombinesadvancedInternettechnology,embeddedtechnology,wirelesscommunicationtechnologyandInternetofThingstechnology.Atthebottom,itconnectsvarioussensordevicestogether.Throughnetworkmanagement,people'srequirementsforsimplifiedcontrolandintellectualizationofintelligentwarehousesystemaresatisfied.Ontheotherhand,withthedevelopmentofworldeconomy,therequirementofwarehouseisbecominghigherandhigher.Intelligentcontrolisbecomingmoreandmoreimportantforreal-timemonitoringofwarehouseenvironmentalinformation.Inthispaper,zigebeetechnologyisusedtocommunicateintheintelligentwarehouseoftheInternetofThings,andboaserverisusedtocollectandinteractinformationwithvarioussensors.TheoverallplatformofthesystemisbuiltbyusingtheLinuxkernel,makingtherootfilesystemtobuild,andfinallyrealizingthedesignofintelligentenergystorage.Keywords:Embedded;zigbee;boaserver;Linuxkernel,InternetofThings;sensors目录摘要 VAbstract VI1绪论 11.1设计的研究背景 11.2国内外现状 21.2.1国外现状 21.2.2国内现状 21.3论文研究的目的和意义 31.4本文主要内容 32关键技术分析 52.1CortexA53开发板 52.1.1CortexA53的介绍 52.1.2CortexA53性能分析 52.1.3CortexA53的特点概述 52.2ZigBee与无线通信 62.2.1zigBee的产生 62.2.2ZigBee与其他无线技术的比较 62.2.3ZigBee的应用领域 72.3嵌入式Web服务器BOA实现原理 72.4系统移植与模块移植 82.4.1camera移植 82.4.2系统移植 8移植Linux系统的优势 8移植操作 92.5本章小结 9第3章基于Cotex-A53仓库管理系统的需求分析和总体设计 13.1需求分析 13.2系统总体设计 13.3本章小结 3第4章智能仓储系统的设计 14.1配置硬件 14.1.1FS6818的优势 14.1.2UART串口设计 24.2基于ZigBee仓库系统网络设计 34.2.1ZigBee路由初始化、入网与运行流程 44.2.2ZigBee终端设备初始化、入网与运行流程 64.3数据库设计 74.4本章小结 8第5章测试及结果验证 1结论 5参考文献 6致谢 7附录1 8附录2 101绪论1.1设计的研究背景现代物流业的重要组成部分之一是仓储。例如，大量的物流信息，例如货物存储，仓库订购和货物管理。近年来，由于材料的增加，仓库中的货物存储不当，导致粮食等许多资源的浪费。如果仓库出现重大失误，这将给我们带来巨大的经济损失，以减少和消除这些经济损失，我们必须采用一定的方法来有效管理仓储。由于无线通信射频技术起步比较晚，至今仍是一个相对较新的领域，但它确实是一个非常重要的领域。传统仓储管理的缺点如下：浪费财务资源，人力，时间和金钱等。如果继续以原始方式收集和传输数据，例如有线，在仓库中，线路冗余不仅复杂，而且不适合大量的大规模布局。同时也会提高布线成本，线路老化也同样是我们需要面对的问题还有其他等诸多问题，严重影响系统的安全性和可靠性，因此该系统正逐渐被传感器技术和无线通信技术所取代。双向无线通信技术ZigBee的生产是为了满足低成本，小型设备的需求，如加速度传感器，温度和湿度传感器等。此外，它具有功耗低，复杂度低，速度慢，近距离，低成本等一系列特点，其中最突出的优点是成本低，功耗低。而且ZigBee具有简单的协议栈设计，同时还降低了通信控制器的要求，从而大大降低了设备的成本。因此，可以得出结论，仓库管理系统中的ZigBee技术将具有划时代的意义。ZigBee节点设备安装在仓储系统中的每个货物上，使得有线网络与无线传感器网络组合。通过这种方式，可以实时收集数据，并且可以长距离传输大数据。另一方面，有效提高了安全级别和管理效率，可以更有效地实现仓库管理系统的智能化和自动化。因此，ZigBee技术的应用将在仓库管理系统的开发中发挥非常重要的作用。1.2国内外现状今天的仓库基本上分为两种类型:传统人工和电子智能设备智动分拣，前者存在资金效率低，物料周转率低，库存量大，劳动力成本高，物料跟踪困难等问题。虽然随着业务量的增加，后者可提高查询和库存准确性，降低管理成本并调整供应需求，因此，当前研究的重点是如何更有效地管理仓库。1.2.1国外现状国外对智能仓储系统的研究主要集中在使用PC作为终端，使用传统的管理系统和红外扫描来管理货物并通过RFID识别它们。}仓库的成熟发展是发达国家。随后，法国，英国和新西兰等发达国家也开发了智能仓库和立体仓库。目前，国外许多公司除智能存储系统外还开发了智能存储系统。支持移动计算和无线RF读取，支持货物跟踪，SQL服务功能，循环计数，无线数据收集，处理和分析。沃尔玛仓储在仓库管理系统中使用温度传感器网络和RPID技术。IntelliTrac智能仓库管理系统由IntellTrack开发，其主要功能是：管理大量的货物订单，RFID识别，货物条码的分析和扫描，仓库库存信息的管理和维护，维护和管理货物满载信息，传入崩溃警报和无线网络信息传输。条形码RFID开发和设计了用于移动计算，RFID读取和RF（WiFi）网络的智能仓库管理系统软件。：通过数据收集，货物库存管理，无纸化数据收集，数据处理和数据分析。SQL编号-主要基于服务功能，货物条标签扫描和货物跟踪。随着物资服务日益复杂，国外先进仓储企业的发展也将面临巨大挑战。先进的国际仓储公司也存在发展问题，从物流服务开始，复杂性增加。使用JIT系统，它仅用于描述汽车行业的生产过程。然后系统将不可避免地导致交付频率变得更加频繁，导致交付数量相对较少。不断地增加运输成本。1.2.2国内现状我们国家也相继发展了智能仓储系统的研究。无线网络的传输设备的快速发展，且该技术也逐渐在各行各业中得到了较为广泛的应用。由于无线监控的安装十分的方便，并且它的灵活性强、其性价比也较高，因而使得当今社会的更多行业的监控系统都采用无线监控技术。主要通过将监控中心与被监控点进行连接来实现系统的监控。目前，军事领域、农业领域、商业领域、医学领域、小区安全领域等领域已经得到了应用。并且，早在上世纪70年代，国外便开始研究无线传感器网络的相关技术，发展至今己经形成了一套成熟、应用广泛的技术，但是由于很多公司采用的是自己的组网技术和信息交换协议，对第三方产品的兼容性差、操作性差等特点，严重阻碍了技术的发展。近年来，在国内众多科研技术人员和相关工作人员的相互努力工作下，嵌入式技术、Zigbee技术和仓储技术都得到了快速的发展，而且获得了众多的研究成果[6]。1.3论文研究的目的和意义智能存储系统中的平台和网络方法的多样化使得智能存储系统的实现变得多样化。结合国内外无线网络的研究现状和性能，研究决定采用ZigBee技术，利用网关和Internet建立智能仓库管理系统的内网连接。本课题的研究内容主要包括以下几个方面：分析智能存储系统发展中的一些重要因素，提出合理的系统总体设计。根据系统需求设计仓库管理系统，构建系统开发平台。通过分析智能仓库系统的网络拓扑和网络特征，深入研究ZigBee技术协议框架和各种层次结构模型，选择网络拓扑，构建网络平台，制定数据通信格式标准，以便将来进一步扩展系统。设计和构建智能仓库管理系统，分析设计和实现系统的各个子模块。1.4本文主要内容本文的主要结构如下：第一章阐述了研究的意义和背景，国内外研究现状，以及本研究的主要内容;第二章首先介绍了CortexA53的性能和优点，然后介绍了ZigBee的起源，特点，网络拓扑和应用领域。最后，描述了Web服务器和系统移植和模块移植。第三章介绍了基于CortexA53智能仓库系统的系统需求分析和总体设计。分析了系统的要求，然后根据系统的要求描述了系统的总体设计。最后，描述了系统整体数据库的设计。第四章编写了智能仓库系统的详细设计。主要分析和设计了ZigBee网络协调器，路由器和终端设备，然后详细描述了系统各模块的设计。最后，描述了智能仓库系统中关键数据表的详细设计。第五章介绍了智能仓库系统关键模块的实现过程和测试结果。并给出关键的实现代码，然后介绍系统测试的相关内容。第六章总结了本文的内容，指出了本文的不足之处及下一步的工作。2关键技术分析2.1CortexA53开发板2.1.CortexA53性能分析Cortex-A53处理器，是ARM公司A50处理器的产品，是一个超标量处理器，能够双重发出一些指令。同时也是功耗效率最高的ARM应用处理器，。不仅可以独立运作也可以整合为ARMbig.LITTLE处理器架构。2.2ZigBee与无线通信2.2.1zigBee的产生ZigBee无线局域网主要是用于距离近的无线连接和传输。它有自己的无线标准，可以在成千上万个很小的传感器之间进行相互协调从而实现通信。而且这些传感器仅仅需要很少的电量，传递信息的方式则是通过无线电信号从这个传感器传递到另外一个传感器，因此呢它具有极高的传递速度和传递效率。ZigBee无线局域网在2000年12月成立。无线局域网联盟在2002年8月进行了连接测试和市场推广的一系列工作。无线局域网联盟包含英国的英维思集团，日本的三菱电机，美国和荷兰飞利浦，摩托罗拉半导体等，涵盖半导体制造商，IP服务提供商。2.2.2ZigBee与其他无线技术的比较无线技术可分为高速率无线技术和低的两种类型的无线技术。高速无线技术主要包括红外线、wi-fi、HomeRF，蓝牙，oECT，超宽频HiperLAN，低速率的无线技术主要包括无线个域网和z-wave，具体技术特点如下：1.IrDAIrDA它只支持点对点的连接，无法实现点对多点的连接，如果要和两个相互通信设备进行连接的话，针对的对象必须是不允许有切断。由于上述时间限制，它的主要应用前景是有限的[8]。2.Wi-Fi在一年或两年，Wi-Fi仍是主流的无线接入标准。用户可以使用wi-fi无线网络技术上网，其成本高于其他无线技术。3.BluetoothBluetooth一开始主要用于手机之间的联系，但是现如今越来越多的电脑，MP4也开始使用蓝牙进行相互联系。2005年5月，Bluetooth技术联盟集团宣布的对齐和超宽频的开发人员，以满足大容量的同步传输和移动设备的应用需求，实现高质量的视频，但大多数蓝牙设备和其他多个蓝牙设备连接的同时，网络的容量是有限的。下面表2.1会显示详细的无线技术特性比较，我们可以得到结论，ZigBee的优势如下[9]：1.成本低：模块成本只有几块钱。2.能耗小：很普通的5号电池，在待机模式可以长时间工作达6月之久。3.网络容量大：可以同时让65000个设备进行交互。4.可靠性高：采用了特殊的碰撞策略和碰撞检测机制，数据包不会丢失，可以安全的达到目的地。5.安全：ZigBee无线局域网提供基于CRC的数据包检测功能可以更好的对传输数据进行检测，而且使用的加密算法是AES-128，可以有效的保证数据的安全。表2-1无线技术特性比较技术名称业务类型支持网络通讯距离（m）速率Mb/s成本安全性能方向性IrDa数据否<216较低较低30°Wi-Fi数据、多媒体是

<5011较高低全方位Bluetooth数据和话音否<151适中好全方位ZigBee小数据量是10~80260kb/s低好全方位2.2.3ZigBee的应用领域ZigBee的应用范围很广，包括建筑自动化、消费电子产品、计算机和外设、工业控制、医疗等。1.工业领域使用传感器和无线局域网网络，自动化数据收集，分析和处理数据的更容易，可以作为决策辅助系统的一个重要组成部分。化学成分的危险性测试，例如，高速旋转机械测试和维护、火灾的早期检测和预测。数据吞吐量和连续的状态更新在这些应用程序中是不需要的，他们只是专注于功耗的大小，和电池的使用寿命，和维护无线局域网的网络成本。2.农业领域传感器可以收集很多动植物生根发芽开花结果的信息。收集的信息和地理位置信息通过无线局域网网络传输到终端控制设备，从而为农民的决策和参考提供信息，以便农民可以尽快和准确地识别问题和帮助提高作物产量和品质。2.3嵌入式Web服务器BOA实现原理BOA是一种非常紧凑的Web服务器，开源代码，性能优异，支持CGI通用网关接口技术，特别适用于嵌入式系统中的应用。BOA服务器的主要功能是在互连的嵌入式设备之间交换信息，以便通过网络监控嵌入式设备，并自动将反馈信息上传到主控制设备。它基于HTTP超文本传输协议。网页是Web服务最基本的传输单元。嵌入式Web服务是基于客户端/服务器计算模型，由Web浏览器（客户端）和Web服务器（服务器）组成，也称为B/S结构。在客户机上运行的浏览器首先与嵌入式Web服务器的BOA端建立连接，并打开一个套接字虚拟文件。套接字虚拟文件的建立标志着套接字连接的成功建立。然后客户端浏览器通过socket套接字以get或post参数传输的方式向web服务器提交请求。Web浏览器提交请求后，通过HTTP协议将请求传输到Web服务器。Web服务器收到请求后，根据不同的请求处理事务，返回HTML文件或通过CGI调用外部应用程序，并返回处理结果。服务器通过CGI与外部应用程序和脚本交互。服务器根据客户机浏览器在请求时所采用的方法，收集客户提供的信息，并将这部分信息发送给指定的CGI扩展器。CGI扩展程序处理信息并将结果返回到服务器。然后服务器分析信息并发送结果。将其发送回客户端并在浏览器上显示。2.4系统移植与模块移植2.4.1camera移植我们需要建立一个基于FS4412的视频服务器，因此MJPG流媒体，一个开源软件，成为我们的选择和最终的选择之一。MJPG拖缆提供多种输入和输出模式。输入可以是照相机或文件，输出可以是文件或到远程客户机的HTTP输出。在这里，我们选择从摄像机获取数据，并通过HTTP将其发送到远程客户机。远程客户端可以是任何支持流传输的Web浏览器。jpeg库将fs4412移植到相机ov3640，并通过fimc操作相机。最终，提取的数据格式可以由用户控制。这里我们选择一个更简单的格式YYV。如果要将YYV数据保存为图片，或用于网络传输和在网页上显示，我们需要将图像帧格式化为MJPG格式，因此需要移植JPEG库。2.4.2系统移植移植Linux系统的优势Linux开放源码Linux内核可定制，多任务支持，多用户支持，性能高，稳定性好。Linux具有良好的可移植性（可移植性是指能够将操作系统从一个平台传输到另一个平台，以便仍能以自己的方式运行）。与软件的兼容性Linux内核小Linux具有强大的网络功能，内置TCP/IP协议栈，可以提供ftp、ppp、telnet、www等服务，也可以通过应用程序向其他系统提供服务，如Samba文件服务，类似于其他Windows用户的网络邻居。特别是，TCP/IP协议具有最完整的支持——适用于信息设备的开发。Linux是一个免费的操作系统移植操作交叉工具链的安装u-boot的烧写及使用u-boot-2013.01的移植内核的配置和编译网卡驱动的移植LED驱动的移植SD卡驱动移植USB驱动的移植文件系统的移植2.5本章小结本章详细介绍了Cotex-A53的相关信息以及关于ZigBee技术的相关信息。首先，叙述了ZigBee技术源起与出现。然后详细阐述了ZigBee技术的特点，ZigBee技术的主要应用领域。最后介绍了嵌入式Web服务器BOA实现原理以及系统与模块移植的相关信息。第3章基于Cotex-A53仓库管理系统的需求分析和总体设计3.1需求分析仓库是企业物流系统中非常重要的角色和功能的一部分，是不可或缺的一部分。它的基本业务流程主要有：货物存储，货物存储，货物拣选，包装，定价，分类，集中，运输，收集，预包装等流程。仓库系统通过基于相应算法和操作操作的行为，资源信息和库存分配的控制和管理，最大化准确性和有效输出要求。通过对企业仓储管理方法的分析，通过对企业仓库管理现状和问题的深入研究，提出了一种基于无线局域网技术的仓储货物管理方法通过设计仓库货物管理系统实施来实现以下目标：实现在企业仓库的统一管理；无线传感器网络（WSN）采用无线局域网技术构建，传感器网络通过无线局域网建立；货物管理，商品类别，管理货物类别，仓库基本信息的维护（修改，添加，审查，删除）；货物的实时监控，每个库区货物的存储位置，货物区域周围的温度和湿度，货物进出仓库管理，货物进出仓库，货物检验，质量检验不符合合格货物，质量合格产品放入仓库。；部门管理，企业部门信息管理，即查看，删除，添加和修改操作实时监控货物的安全，等等。3.2系统总体设计基于无线局域网的智能仓库管理系统包括数据采集控制层，通信层，业务层和应用层的四层结构数据采集器将终端设备采集的信息发送给通信层，并通过ZigBee无限传感器网络将信息发送给业务层。业务层管理传输到系统的仓库存储区域的货物信息，应用层可以访问和显示系统的相关信息。整个系统架构图。仓库管理系统涉及的各种因素在企业的实际工作中很多。任务也比较复杂，同时，为了遵循系统设计安全性，数据可靠性，系统安装方便性，现场操作性，简单性，系统效率和系统可扩展性的原则，通过深入的研究，分析和组织，整个系统系统分为五个部分，包括：系统设置，基本信息，统计，数据查询，监控仓库。系统整体架构图如图3-1所示。图3-1基于Cotex-A53的系统整体架构图系统设置包括管理用户、管理用户密码、数据备份和恢复、初始化和系统监控数据集等几大模块。用户密码管理主要负责系统对用户的密码管理的相关操作，系统用户可以在这个界面下可以进行登录密码的修改登录。用户管理主要负责管理操作该仓库系统的使用者，管理员可以修改错误信息的用户账户，删除不需要的用户账户，添加新加入的用户账户，查看已有的用户账户信息，并可以给不同的用户账户不同的操作权限。恢复和数据备份负责对数据库的恢复和备份。清除系统认为对其无效的信息则是数据初始化主要负责的任务。系统监控设置主要涉及一些重要的系统参数的设置信息。数据查询文档包括准确无误的查询出商品的入库单信息和查询商品的出库单信息。基础信息主要包括基本信息管理的模块，部门管理的模块、员工信息管理的模块和销售商基本信息的管理模块。对企业的销售商的基本信息进行管理和维护的是销售商基本信息管理模块。对企业的各个部门的基本信息进行有效的管理的模块是部门管理。各个部门的企业员工的基本信息的管理的管理则由员工管理模块负责。仓库监控模块主要包括仓库出入口监控模块与仓库货物区的监控模块两大模块。仓库出入库监控模块主要负责对出入仓库的货物进行监控，仓库货物区的监控模块主要负责对各库区货物的摆放位置和周围的环境进行实时监控。图3-2智能仓库系统结构图3.3本章小结本章主要介绍了基于无线局域网的智能仓库管理系统的需求分析和总体设计。系统框架，整个系统的模块设计，同时给出了易于理解和易于理解的各种结构图，以及对图像的简单描述。。第4章智能仓储系统的设计4.1配置硬件整个服务器是以S5P6818开发板为核心，通过其外围接口扩展各个外部模块，通过每个模块与客户机、采集点进行信息间的传输。如图4-1所示图4-1服务器硬件配置4.1.1FS6818的优势S5P6818开发板具有超高性能和低功耗设计。其硬件与S5P4418和S5P6818开发板完全兼容。安卓5.1系统、2GDDR3内存、8GEMMC存储（可定制16G）和7英寸高清IP屏幕。CPU采用八核Cortex-A53结构，它有一个非常丰富的界面。有四个TTLUART、一个RS485、四个RS232串行端口、两个USB主机接口、一个OTG接口和一个CVB输出。可扩展模块包括3G/4G模块、GPS模块、500W摄像机模块、WIFI/BT二合一模块等应用模块。4.1.2UART串口设计什么是URART？通用异步收发器转换串行通信和并行通信之间传输的数据。UART通常集成到其它通信接口的链路中。独立模块化芯片或集成在微处理器中的外围设备的特定物理性能。UART的基本结构输出缓冲寄存器，从CPU接收来自数据总线的并行数据并存储。输出移位寄存器，接收来自输出缓冲器的并行数据，以发送时钟的速率逐个移位数据，并将并行数据转换成串行数据输出。输入移位寄存器，它以接收时钟的速率替换串行数据输入线上出现的数据。当数据满时，并行发送到输入缓冲寄存器，将串行数据转换成并行数据。输入缓冲寄存器，接收来自输入移位寄存器的并行数据，然后被CPU带走。控制寄存器接收来自CPU的控制字，根据控制字的内容确定通信的传输方式和数据格式。例如，异步或同步模式、数据字符数、奇偶校验、奇偶校验或奇偶校验、停止位数等参数。状态寄存器。状态寄存器存储接口的各种状态信息，如输出缓冲区是否为空、输入字符是否就绪等。在通信过程中，当满足某一状态时，接口“1”中的状态检测逻辑存储状态寄存器的相应位置，以便CPU查询。如图4-2所示。图4-2UART基本结构UART电路图如图4-3所示图4-3UART电路图4.2基于ZigBee仓库系统网络设计我们通过网络设置来设置无线局域网网络协调器，并在三种不同类型的设备中，搭建无线传感器网络通过无线局域网网络协调员负责，并通过原语进行网络搭建。网络协调器初始化和建立网络流的过程如图4-1所示。图4-1网络协调器流程图无线局域网网络协调器ZigBee 无线传感器网络（WSN）首先要求网络协调器在协调器上电后启动初始化，然后初始化MC9 S12 DG128主芯片，初始化MC9S12DG128芯片，初始化MC13193 RF芯片用于初始化，输出时钟选择频率，MC9S12DG128时钟由SM提供MC9S12DGI28时钟选择外部时钟模式，即MCU时钟由MC13193提供设置完成后，初始化LED，串口，定时器，各检测器和液晶显示模块再打开MCni93接收机，等待无线局域网路由器后申请加入无线局域网无线网络，如果没有加入路由就继续等待其的加入；当应用路由加入网络时，网络协调器将为相应的路由器分配一个短地址，然后确定所有申请加入网络的路由器是否已加入网络。如果某些路由器未加入，协调器将继续等待路由继续加入。网络协调器已初始化。将命令从主机发送到路由器，然后通过路由器将其转发到相应的设备。在网络协调器建立ZigBee网络之后，首先，网络协调器将在LCD上显示加入网络的所有路由器。同时，每个路由器通过串口RS-232将每个路由器的状态信息发送给PC，PC软件存储并显示网络中所有路由器的网络状态。打开无线局域网无线芯片的信息收发器，等待终端设备的路由器发送的信息，并每隔秒打开加速度传感器和温湿度传感器。之后，执行模拟数字信号转换。网络协调器点亮小灯并通过串行端口RS-232发送警报消息。分钟后，设备将读取当前货物位移偏移量和货物区域温度和湿度值，并将其显示在LCD上。同时，将当前设备的状态发送到PC，并且循环执行该过程。在无线局域网无线网络中，网络信息协调器和上位机通过串口通信，终端设备通过路由器将收集的信息发送给网络协调器。在网络协调器接收到信息之后，将对其进行处理。具体过程是：首先，IRQ中断通知网络协调器主芯片MC9S12DG128。ZigBee RF收发器通过SPI 端口接收信息，并读取MC13193寄存器以选择有效信息同时丢弃无用的信息，并且SPI读取选择有效信息被发送到主控制芯片MC9S12DG128，然后，通过串行端口RS-232将解包处理所处理的有效信息发送给PC，PC通过串口RS-232将命令信息发送给网络协调器。当网络协调员收到PC上传递的信息时，接收到的命令信息被打包，然后通过ZigBee无线电芯片的收发器发送到相应的路由器。目的地址由路由器确定并发送给相应的终端设备。4.2.1ZigBee路由初始化、入网与运行流程安装在仓库的每个不同的库区，每个库区都相应的负责终端设备加入网络的要求，向请求加入网络终端设备分配相应的路由短地址，然后到网络协调员请求加入网络。路由器初始化和访问流程见图4-2所示：图4-2路由器流程图路由器申请入局域网之前，首先路由器通电；路由器通电之后，初始化这些变量，每个变量初始化完成后，初始化MC9S08GT60路由器主控芯片，初始化MC9S08GT60MC13193后，设置完成后，然后对LED、液晶模块、传感器进行初始化，基本过程是：同时点亮LED小灯1和2，代表该设备是路由器，小灯于两分钟之后熄灭，然后进行液晶模块的初始化，每个探测器通过2线串行方式初始化；随后，无线局域网路由器无线局域网网络协调器发送一个请求消息，请求加入网络的信息，并等待网络协调员请求的响应，如果没有收到路由器网络允许访问网络的入网响应，就会继续等待路由器的入网响应；如果路由器接收到应协调员网络访问许可响应，网络协调器将为其分配网络地址1(短地址)，路由器加入网络后，会继续等待网络终端设备的加入，如果没有终端设备申请加入网络，路由器将继续等待一段时间，看是否有其他终端设备申请加入网络；如果网络外存在终端设备向其请求加入网络，路由器则会为申请加入网络的终端设备分配唯一的短地址，并等待其他终端设备加入到路由器，等待一段时间，如果有其他终端设备请求加入，将继续等待添加这些终端，如果没有其他的终端设备进行添加，则初始化路由器的工作结束。路由器初始化入网后，首先会打ZigBee射频芯片MC13193的收发器，等待接收终端设备和网络协调器发送过来的信息，同时也向网络协调器和终端设备发送信息；同时每隔5s会开启加速传感器和温湿度传感器，同时开启传感器的A/D转换器将采集到的模拟信号转换成数字信号，如果货物发生位置偏移并且偏移量大于加速传感器设定的上下限阈值或者货物区的温湿度超过所设定的温湿度上下限阈值，路由器会向网络协调器发送报警信号的同时闪烁小灯；若果货物相关信息正常，2分钟后，设备会读取当前货物位移偏移量和货物区温度和湿度的值并在液晶显示器上进行显示，同时将当前设备的状态发送给网络协调器，然后重新将ZigBee射频芯片的收发机开启成信息收发状态，并重置警戒状态。4.2.2ZigBee终端设备初始化、入网与运行流程在仓库的每个库区的不同货物去都放置一个终端设备，并在仓库出入口处，各自放置一个终端设备，各终端设备通过向处在各库区的路由器发送入网请求加入ZigBee无线网络。终端设备的初始化及入网流程如图4-3所示。图4-3终端设备流程图处在各个库区的终端设备在申请入网签，首先需要对终端设备上电；终端设备上电后，然后对各变量进行初始化；各变量初始化完成后，再对MC9S08GT60终端设备初始化。总之，网络协调器通过地址分配给其加入网络路由器，路由器申请从而获得终端设备分配网络地址[11]，通过网络地址(短地址)一级级的分配，整个仓库所有库区及仓库入出库区的所有无线局域网终端设备、无线局域网路由器和网络协调员一起构成了无线局域网网络拓扑树[12]。4.3数据库设计本系统采用SQLServer2008对仓库系统的数据库进行设计，通过对系统的分析，结合企业仓库的实际情况，本智能仓库系统共设计了17张数据表。包括用户信息表，客户信息表，货物信息表，采购入库单，领用出库单，采购退货单，生产退料单，出库详情，入库检测信息表，生产入仓库单，员工信息表，部门信息表，仓库货物信息表，销售商信息，由于部分物质表格的相似，因而下面只列出了一些数据表来进行说明。用户信息表如下表4-1所示。表4-1用户信息表字段名称注释数据类型长度(字符)主键是否为空UserId用户编号Varchar10YNotnullUserName用户名称Varchar20NotnullPassword密码Varchar20NotnullUserRole用户角色IntNotnullUserDescribe角色描述Varchar50Notnull仓库货物区信息表如下表4-2所示。表4-2仓库货物区信息表字段名称注释数据类型长度(字符)主键是否为空StoreId货物编号IntYNotnullStorePlaceId货物区编号Varchar10YNotnullTemperature温度Varchar10NotnullHumidity湿度Varchar10NotnullDisplacement偏移位置Varchar10NotnullAdministrator仓库管理员Varchar20Notnull货物信息表如下表4-3所示。表4-3货物信息表字段名称注释数据类型长度(字符)主键是否为空GoodsId货品编号Varchar11YNotnullGoodsName货品名称Varchar10NotnullUnitId单位编号IntNotnullGoodsClass产品分类Varchar20NotnullClassName分类名称Varchar50NotnullBarCode条形码Varchar20NotnullStoreId仓库编号IntStorePlaceId货物区编号Varchar20NotnullInstoreId入库单号IntnullGoodsFrom货品产地Varchar50NotnullGoodsMade货品材质Varchar50NotnullStoreMax库存上限IntNotnullStoreMin库存下限IntNotnullRemark备注Varchar50Notnull4.4本章小结本章主要描述了智能仓库系统的详细设计，首先描述了无线局域网网络智能仓库系统设计，包括无线局域网网络协调器初始化，建立过程的程序流程及其运行程序流程，ZigBee路由器与终端设备初始化、入网流程及相应的运行程序流程最后讲述了仓库系统中的一些关键数据表的设计。第5章测试及结果验证本系统使用的开发工具是Linux开发工具，开发语言选择C语言。本文结合仓储系统的设计和测试结果的分析，并根据构建的无线传感器网络传输性能的各个参数还有性能的评价，测试步骤与过程1）配置A53的uboot参数2）使用nfs挂载根文件系统3)下载到mmc中挂载根文件系统4)启动开发板打开zigebee模式如图5-1所示，AM0板子上和zigebee模块灯由三个亮变为一个亮打开成功。图5-15）往板卡里烧写程序如图5-2；图5-26）登陆网页查看信息首先是登陆网页；然后登陆用户名密码如图5-3；打开仓库2,查看信息如图5-4。图5-3图5-4测试结果首先我们可以在mo的板卡上的OLED屏上看到仓库信息，上传数据信息如图5-5所示。图5-5然后我们在网页里面可以看到各项数据，晃动开发板会看到数据变化如图5-6所示。图5-6打开网页上的M0控制，对灯，风扇灯进行控制如图5-7所示。图5-73结果分析.1）可靠性能为了能够防止不安全的节点插入和重要的数据的非法拦截[13]，在设计节点数据传输的安全性与可靠性上，作为本系统的重要考量。另外由于数据通信时需要固定的带宽，为了防止数据在发送的过程中产生碰撞，系统还设计了特殊的时间段为通信业务预留服务[14]。同时，系统采用无线局域网协议降低了通信延时，使增加了仓储系统数据传输的可靠性。2）低功耗性无线局域网节点设备中使用这个系统工作时间较短，数据接收发送消耗功率低，睡眠模式被应用[16]，这样他们就可以使无线局域网模块有相当节电效果，其电池寿命至少是8个月以上，能更好地达到2年左右。3）抗干扰性根据系统硬件设计的要求，实现了PCB设计时合理布局，减少组件之间的相互干扰。结论：本文基于无线局域网的仓库管理系统的设计，具有低成本、低功耗、精度高、容易实现和良好的实时性能，良好的适应性和容错等很多优势，真正满足整个系统设计的要求。结论仓库在企业物资管理中起着举足轻重的作用，是物流的支柱中间环节，物资的入库出库与物资的流动动态链接，承上启下居中调节的作用尤为突出。本文深入研究了ZigBee网络拓扑结构和ZigBee协议栈的各层结构。仓库系统采用的树形网络拓扑结构，仓库硬件系统中的每个ZigBee设备上安装了温湿度传感器和三轴加速传感器，这些传感器可以对仓库货物区的货物环境与货物位移进行监控。ZigBee终端设备可以对仓库货物区的货物信息进行采集，然后通过ZigBee无线传感器网络将釆集到的系统传送给上位机系统，上位机系统将信息保存在仓库管理系统的数据库中，然后将监控信息在系统的相关模块进行显示。本文通过对企业仓库的深入研究，对仓库管理系统进行了需求分析与系统的总体设计和系统的网络架构。对这个系统的各个功能模块从头开始进行需求分析、架构的设计，一步步的设计和到最后慢慢的实现，然后对系统进行了性能评估与功能评估。经过我们的验证得到结论基于ZigBee技术的智能仓储系统在很大的程度上能够增强在仓库中作业的准确度和快捷度，那些人为的因素比如说偷盗和非法出库、出货失误、误置，我们可以通过这个智能仓库技术来有效的减少整个货物出入库中由于管理不到位造成的非法出入库的损失，并可以最大限度地减少储存成本、保障库区货物的安全，从而减少了企业的人员开支，使仓库的使用效率得以，安全隐患得到降低，从而使得企业的竞争力提高。参考文献赵志宏，郭忐等Zigbee无线传感器网络的研究与实验，测量技术，2007，30(6)133-136ZigBee网络管理实验例程手册。郑州新双恒信息技术有限公ZigBee无线通讯实验指导洁华人岭陈，建明ZigBee无线传感器网络的电线通信管理[J]微计算机通信学报，2010，26(2)：86-88成小良，邓志东基于ZigBee规范构建人规模无线传感器网络通信学报，2008，29(11)：158-164李现勇.VisualC++串口通信技术与实践[M]北京：人民邮电出版社，2004.宋坤，李伟明，刘锐中VisualC++数据系统开发案例精选[M]北京：人民邮电出版社，2006宗怡ZigBee网络路由算法的研究及实现.黑龙江信息科学刘洛取，张远，许家栋AODV与DSDV路由协议性能仿真与比较计算机仿真，2006.2朱向庆，王建明ZigBee网络路由算法测试方案.电子测量技术，2006，29(5)：142-145韩金鲁基于ZigBee技术的智能仓储系统的研究[D]山东大学研究生论文，2008：3-72闫静杰基于无线传感器网络的井下水位监测监控系统设计[J]传感器与微系统学术期刊，2008年12期戴姣丽仓储管理信息系统优化研究与设计[D]广西大学学位论文，2010：3-8俞海，基于ZigBee技术的矿井人员定位系统研究与设计[D]合肥工业大学研究生论文，2007：5-10NavasDeb.RFIDTraeksHugeRollsofPaperinWarehouse[J].SupplyChainSystems，2003，23(10)：20-26高翔，王勇数据融合技术综述[J]计算机测量与控制，2002，10（11）：70-85郭俊言，经文凯SHT15在智能温湿度传感器中的应用[J]齐齐哈尔大学学报，2004附录1Zigbee代码：uint8_tcmd;uint8_tCmdBuf[1];uint8_tZigbeeRecvOverFlag;//zigbee接收完成标志//Zigbee接收处理函数//返回值：1失败，temp命令掩码uint8_tZigbeeRecv(uint8_tstorage_no){ uint8_ttemp=0; if(ZigbeeRecvOverFlag==TRUE) { ZigbeeRecvOverFlag=FALSE; if(ZigBee_GetChar(&temp)) { cmd=temp; if((temp&STO_MASK)==storage_no<<6)//仓库号正确 { switch(temp&DEV_MASK)//判断设备号 { caseFAN://排风扇命令字 //风扇命令处理函数 FanCtrl(temp&CMD_MASK); break; caseBEEP://蜂鸣器命令字 //蜂鸣器命令处理函数 BeepCtrl(temp&CMD_MASK); break; caseLED://照明灯命令字 //照明灯命令处理函数 LedCtrl(temp&CMD_MASK); break; caseSEG://数码管命令字 //数码管命令处理函数 SegCtrl(temp&CMD_MASK); break; default: break; } } returntemp; } } return1;}voidZigbeeSend(char*data,uint8_tlen){uint8_ti=0;for(i=0;i<len;i++){ ZigBee_PutChar(data[i]);}}voidInitZigbee(void){ SPI_IOConfig(1);SPI_Init(1,8,2); SPI752_Init(1,115200);//其中初始初始化了p3.0中断 ZigbeeRecvOverFlag=FALSE; CmdBuf[0]=0;}附录2温湿度代码：uint8_ttemperature[2];uint8_thumidity[2];uint8_t DHT11GetFinishFlag;//等待DHT11的回应//返回1:未检测到DHT11的存在//返回0:存在uint8_tDHT11_Check(void) { uint8_tretry=0; GPIOSetDir(PORT1,5,0);//SETINPUTwhile((GPIOGetValue(PORT1,5)&0x20)&&retry