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1、论文主体及附录格式样例第1章 前 言1.1 研究背景学习基于ARM9体系结构的嵌入式系统硬件设计和软件设计，解决餐饮行业服务人员过多，效率低下的矛盾，进一步提高无线点餐系统的广泛应用。我国大部分餐饮业多为传统的服务模式，遇到了很多问题：1. 大量的人工处理客户预定、点菜、查询、退菜，来回奔跑于客户和厨房之间；下单，催菜，乱成一团，厨师常因看不清楚服务员字迹苦恼，导致落单和菜单丢失的事情时有发生。 2. 催促上菜的客人很多的时候，服务员很难记住哪些客人催促过，可能导致客人对饭店留下不良印象，甚至他会把该店印象传达给身边的亲戚和朋友，由此产生的连锁反应，严重影响餐馆，酒店的声誉。3. 没有全面的经

2、营分析数据，不能高效、全面的分析饭店的经营状况，财务状况，常常影响经营决策的失误，使管理者心有余而力不足。4. 服务员人工记账，导致账目错误，也无处查询，给餐馆造成不必要的经济损失。从消费者角度，消费者对餐饮业的要求越来越高，对餐饮业的环境氛围，餐饮方式越来越讲究。无线点餐系统为消费者提供了一种方便快捷的服务。从技术角度，随着近几年嵌入式技术的广泛普及与发展，ARM处理器的广泛使用和Linux系统的快速发展，为无线点餐系统奠定了基础。1.2 研究现状随着网络技术的发展，无线点餐系统涉及红外，蓝牙，ZIGBEE，802.11x等无线技术，这些新技术的使用标志着我国餐饮业的管理水平有很大的提高。并

3、且会逐渐成为餐饮行业提高服务效率，降低劳动力成本，增加经营收入，提升餐饮行业的管理理念1。无线点餐系统主要经历了以下几个阶段：1. 以红外技术和单片机为主，短距离无线通信。这种通信系统距离有限，障碍物影响较大，已逐渐被淘汰。2. 以蓝牙技术和单片机为主，这种系统虽然已不受障碍物影响，但传输距离仍受限制，且传输速率不高，不适应市场发展的需求。3. 以ZIGBEE技术为基础，服务器端也需要安装ZIGBEE模块，且组网技术复杂。4. 以Wi-Fi为代表的802.11x技术和微处理器为主，终端采用Wi-Fi技术，服务器端直接使用通用无线路由器即可，也便于以后产品升级。由于系统硬件的提高，服务器终端增加

4、了很多附加服务，如广告宣传，餐厅自我宣传，顾客调查，娱乐功能等2。由以上的分析可以得出，现代化餐饮管理大系统中需要无线点餐终端成为其重要组成部分，餐饮业用的点菜系统的差别关键在于无线点餐终端的实现方式不同。当前市场现有的无线点餐终端产品中，低档产品只能进行简单无线数据传输功能，信息量比较低，菜单只是传统的菜单；高档产品的功能过于复杂，操作起来不方便，并且价格比较贵。所以市场急需是一种功能恰到好处适合广大餐饮企业、价格适当的中档产品。第2章 系统整体方案设计2.1 系统需求分析2.2.1 处理器选型在为本嵌入式系统设计选择处理器时，应考虑以下因素3：1. 性能：处理器必须具备足够的性能，并能支持

5、产品的生命周期。2. 实现：根据具体的应用，需要的处理器可能是高度集成的产品，开发人员需要考虑的是尽可能多的外围硬件，能否只需简单处理就可以连接到处理器上，来减少系统芯片的数量，降低整个系统的开发费用。3. 工具支持：支持软件创建、调试、系统集成、代码调整和优化的工具对于整个项目的成功非常重要。4. 操作系统支持：嵌入式系统应用的复杂性要求采用有益的抽象来降低复杂度。针对所选处理器优化的商用操作系统能够缩短应用开发周期和产品上市时间4。5. 仿真支持：周期精确的仿真技术在某些种类的应用中十分重要，尤其对于数字信号处理，它的大部分功能是依靠仿真技术来验证正确性的。嵌入式系统的软/硬件协同设计模型

6、也使得处理器仿真器成为开发流程中的一个有用工具。6. 功耗：许多便携型的嵌入式实时系统是依靠电池供电的。因此，电池寿命成为系统的一个重要参数。在这种情况下，应考虑采用针对便携式应用优化的低功耗器件。无线点餐终端应用于日常手持终端，功耗的大小是不可忽略的一个选择要求。2.2.2 嵌入式GUI选择嵌入式Linux可供选择的GUI种类繁多，本设计选用了跨平台、面向对象、丰富API的Qt用户界面库。下面是Qt的简要介绍5。1. 优良的跨平台特性。Qt支持下列操作系统：MicrosoftWindows95/98，MicrosoftWindowsNT，Linux，Solaris，SunOS，HP-UX，D

7、igitalUNIX(OSF/1，Tru64)，Irix，FreeBSD，BSD/OS，SCO，AIX，OS390，QNX等等。2. 面向对象。Qt的良好封装机制使得Qt的模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户开发来说是非常方便的。Qt提供了一种称为signals/slots的安全类型来替代callback，这使得各个元件之间的协同工作变得十分简单5。3. 丰富的API。Qt包括多达250个以上的C+类，还提供基于模板的collections，serialization，file，I/Odevice，directory management，date/time类，甚至还包括正则表达式的处理功

8、能。持2D/3D图形渲染，支持OpenGL大量的开发文档，XML支持Webkit引擎的集成，可以实现本地界面与Web内容的无缝集成。2.2 系统的整体设计方案综合以上分析，本设计的开发平台选用TQ2440开发板，它采用三星公司生产的基于ARM920T的微处理器S3C2440A，这款芯片应用广泛。操作系统选用内核为Linux2.6.30.4的开源的Linux系统。由于是嵌入式系统应用，数据库选用了SQLite3，它是一款专门为嵌入式系统设计的。点餐系统需要一个很好的用户界面，美观，开源，可移植性强，本设计选用了Qt4.5的开源版本，它是嵌入式系统设计中较为流行的图形界面开发工具。图2-1 无线点

9、餐框图6由于电子产品的迅速发展，消费类产品的要求也越来越高，市场上已出现同类产品，但使用Linux系统的较少，针对此情况，本设计基于已有ARM9开发板，并搭载Linux操作系统而设计了一款无线点餐系统。系统框图如图2-1。2.3 算法推导图像的大部分噪音，比如由敏感元件，量化器等引起的噪音，多半是随机性的，它们对某一像素的影响，都可以看成孤立的，因此与邻近各个点相比，该点的灰度值将显著的不同。基于此点，可以用邻域平均的方法来消除噪音。公式(2.1)中，表示点的灰度值，为设定的一个阈值。以为中心我们取一个的窗口（N=3,5,7）,窗口内像素组成的点集以A来表示，经图像平滑后，像素对应的输出为：

10、(2-1) 邻域平均法的平均作用会引起图像的模糊现象，模糊的程度与邻域的半径成正比。如公式(2.2)，为了减少这种模糊失真，有人提出了“超限邻域平均法”，即如果某个像素的灰度值大于其邻域像素的平均值，且达到了一定的水平，则判断该相素为噪音，用该点邻域像素的平均值代替该点的像素灰度值，公式如下： (2-2)在实际应用中，根据实际情况，可以选择不同窗口大小和窗口形状，比如十字窗，圆形窗。由于窗口过大，会引起图像的模糊，所以一般常用的是3x3窗口，而且还可以根据不同的图像，对邻域像素取不同的权重，然后再进行平均。第3章 平台设计3.1 开发环境的构建基于Linux的嵌入式系统开发是一个交叉开发过程，

11、其特点是：嵌入式系统为专用计算机系统，其有限资源都是根据应用程序需要而设计的，一般无法满足开发环境运行的需要；PC机使用的大都是x86体系结构，所以PC机开发环境编译产生的目标文件无法在嵌入式ARM平台上运行。交叉编译就是在一种平台上编译出能在体系结构不同的平台上运行的程序，比如在PC平台(X86 CPU)上编译出能运行在以ARM为内核的CPU平台上的程序，但是这个程序在X86 CPU平台上是不能运行的，必须放到ARM CPU平台上才能运行，虽然两个平台用的都是Linux系统。用来编译这种跨平台程序的编译器就叫交叉编译器，所以要生成在目标机上运行的程序，必须要建立交叉编译环境。第4章 软件设计

12、4.1 信号与槽机制原理信号和槽用于对象间的通讯。信号/槽机制是Qt的一个中心特征并且是Qt与其它工具包的最不相同的部分。在图形用户界面编程中，我们经常希望一个窗口部件的一个变化被通知给另一个窗口部件。更一般地，我们希望任何一类的对象可以和其它对象进行通讯3。较老的工具包使用一种被称作回调的通讯方式来实现同一目的。回调是指一个函数的指针，所以如果你希望一个处理函数通知你一些事件，你可以把另一个函数（回调）的指针传递给处理函数。处理函数在适当的时候调用回调。回调有两个主要缺点：首先他们不是类型安全的，我们从来都不能确定处理函数使用了正确的参数来调用回调；其次回调和处理函数是非常强有力地联系在一起

13、的，因为处理函数必须知道要调用哪个回调。在Qt中我们有一种可以替代回调的技术。我们使用信号和槽。当一个特定事件发生的时候，一个信号被发射。Qt的窗口部件有很多预定义的信号，但是我们总是可以通过继承来加入我们自己的信号。槽就是一个可以被调用处理特定信号的函数。Qt的窗口部件有很多预定义的槽，但是通常的习惯是你可以加入自己的槽，这样你就可以处理你所感兴趣的信号1-4。信号和槽的机制是类型安全的：一个信号的签名必须与它的接收槽的签名相匹配（实际上一个槽的签名可以比它接收的信号的签名少，因为它可以忽略额外的签名）。因为签名是一致的，编译器就可以帮助我们检测类型不匹配。信号和槽是宽松地联系在一起的：一个

14、发射信号的类不用知道也不用注意哪个槽要接收这个信号。Qt的信号和槽的机制可以保证如果你把一个信号和一个槽连接起来，槽会在正确的时间使用信号的参数而被调用。信号和槽可以使用任何数量、任何类型的参数。它们是完全类型安全的：不会再有回调核心转储(coredump) 19。当某个事件出现时，通过发送信号，可以将与之相关联的槽函数激活，即执行槽函数代码。在程序中使用QObject:connect()函数将某个信号与某个槽进行关联，而信号和槽之间的真正关联是由Qt的信号和槽机制实现的。无线点餐终端中各个类内部信号和槽的关联如表4-1、表4-2所示。表4-1 登陆模块信号和槽的关联7类名部件信号槽函数wel

15、comeDlghouseButtonclicked()slotHouse()welcomeDlgnumberButtonclicked()slotNumber()welcomeDlgserverButtonclicked()slotServer()表4-2 点餐模块信号和槽的关联7类名部件信号槽函数orderDlgview-selectionModel()currentRowChanged(constQModelIndex&,constQModelIndex&)updateview()orderDlgnumberButtonclicked()slotNumber()orderDlgserver

16、Buttonclicked()slotServer()例如类welcomeDlg实例化为对象后，部件houseButton的单击事件出现时，该类就产生相应的clicked()信号，与之相关联的槽函数slotHouse()激活，去执行槽函数的代码。其他表中信号和槽函数的通信原理与之一样5,8。第5章 实验验证本章将对系统功能进行实验验证和测试。软件测试就是利用测试工具按照测试方案和流程对产品进行功能和性能测试，甚至根据需要编写不同的测试工具，设计和维护测试系统，对测试方案可能出现的问题进行分析和评估。执行测试用例后，需要跟踪故障，以确保开发的产品适合需求9。软件测试从不同的分类角度，可以分为不同

17、的测试分类。本系统需要测试内容主要包括界面测试和功能测试。在前面一章设计好的程序里面加入Qdebug()语句实现相应数据的验证预测。第6章 结 论本课题完成了交互式点餐系统的设计与实现，实现了嵌入式开发平台的搭建，编写了支持数据库操作的程序代码，开发了Qt界面，并通过界面控件控制数据库，也解决了嵌入式系统实现过程中的一些关键问题，取得的主要成果如下：(1) 构建了一套将Linux 2.6内核向ARM9处理器进行移植的完整过程，包括引导程序BootLoader的建立、简单驱动的编写、对Linux内核进行裁剪及移植、对应用软件的配置编译，制作YAFFS2文件系统等。这套理论在其它嵌入式程序设计中仍

18、然适用，为今后的嵌入式程序设计提供了技术参考。(2) 结合SQLite数据库，编写了基于Qt类对数据库进行操作的代码，并解决了如何通过Qt控件控制数据库操作的问题，保证了前台信息与后台数据的实时响应。本课题成功实现了点餐系统终端部分和服务器的简单功能。可以加入一些关于餐饮行业的数据分析及后台维护功能来使这个软件更加完善。嵌入式Linux系统移植和Linux设备驱动开发是嵌入式系统开发的热点和难点。本文主要完成了嵌入式操作系统的应用产品的开发。致 谢在论文完成之际，谨向为此文倾注了大量心血和提供了大量帮助的老师和同学表示深深的谢意。向我的指导老师致以衷心的感谢，课题的设计以及论文的撰写自始至终都

19、是在老师的悉心指导下进行的。老师在学习科研中给与我的无微不至的关怀和指导，使我能够迅速地掌握本专业知识、对于一个实际的工程问题，能够迅速地给出处理流程和分析思路，对各方面知识的涉猎，老师也给予我很大的帮助和指导。参考文献1毛峡，丁玉宽图像的情感特征分析及其和谐感评价J电子学报，2001，29(12A)：1923-19272刘国钧，王连成图书馆史研究M北京：高等教育出版社，1979：15-183毛峡绘画的音乐表现A中国人工智能学会2001年全国学术年会论文集C北京：北京邮电大学出版社，2001：739-7404张和生地质力学系统理论D太原：太原理工大学，19985冯西桥核反应堆压力容器的LBB分

20、析R北京：清华大学核能技术设计研究院，19976姜锡洲一种温热外敷药制备方案P中国专利：881056078，1983-08-127GB/T16159-1996，汉语拼音正词法基本规则S北京：中国标准出版社，19968毛峡情感工学破解舒服之迷N光明日报，2000-4-17(BI)9王明亮中国学术期刊标准化数据库系统工程DBOL附 录附录A：英文原文英文出处：Writing a Linux device driver can be a complex undertaking, the details of which cannot fully covered in a 45 minute pres

21、entation. However, Im going to pass over some of the higher level details of writing device drivers and refer readers to the excellent reference materials already available.Instead, this document will focus on aspects of writing device drivers for non-standard hardware, exploring the hardware APIs,

22、with examples taken from the work done adding device driver support for the Cirrus Logic EP9312 System On Chip Embedded Platform.If some aspect of writing a device driver is not covered in this document, the next option is to review the code of similar device drivers to see how the issue is handled

23、in that implementation. In most cases the issue at hand has been encountered previously.Another option, and one used by most device driver developers, is to review the archives of,or post an inquiry to one of the linux-kernel mailing lists or a list specific to the type of device driver being develo

24、ped. 附录B：中文译文写一本Linux设备驱动可以是一件复杂的事情，详细的情况也不能在45分钟的陈述中完全包括。然而，我要越过一些设备驱动程序的高层次的细节和读者已有的很好可用的参考资料。相反，这分文档将集中描写非标准硬件的设备驱动程序，研究了硬件的API，并采用基于 Cirrus Logic EP9312芯片的嵌入式平台的已经添加完成的设备驱动程序举例说明。如果其中一个设备驱动程序的某些方面没有包含在这个文档中，可以在下一节查看类似的设备驱动程序是如何处理这种情况的。在大多数情况下，手头的问题在之前已经遇到过，另一种被大多数设备驱动程序开发人员选择的是查看相应文档，通过邮件向linux内

25、核开发人员或特定设备驱动程序的开发者询问。附录C：源代码源程序：main.cpp#include #include myWidget.h#include checkout.h#include income.hbool createConnection() QSqlDatabase db=QSqlDatabase:addDatabase(QSQLITE); db.setDatabaseName(house.db); if(!db.open() QMessageBox:warning(0,QObject:tr(数据库链接失败),db.lastError().text();return false; return true;附录D：电路图将运放输出的信号接一个非门后再与单片机相连，此时，运放输出的信号可以正确反应外界环境中光照强度和温度的变化，从而可以控制步进电机进行打开窗帘和关闭窗帘的动作（如图D-1所示）。图D-1 xxx电路开始时选择运放错误，本设计中运放用作比较器，用来将采集到得外界环境信号与基准电压比较，输出高电平和低电平用来判断是打开窗帘还是关闭窗帘。