CN2859660Y

CN2859660Y - 便携式智能终端设备

Info

Publication number: CN2859660Y
Application number: CN 200520099272
Authority: CN
Inventors: 程文青; 徐晶; 许炜; 张成伟; 肖华维; 梁志聪; 张萍; 杨宗凯
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2015-12-09

Abstract

便携式智能终端设备，属于信息输入输出终端设备，用于物流领域数据采集和信息处理。本实用新型由外壳和主板组成，主板包括微处理器、存储器、电源管理电路、逻辑控制器、总线驱动器，微处理器提供存储控制接口电路、显示控制接口电路、输入/输出控制接口电路，外壳上装有显示器、输入/输出部分；主板还包括条码扫描模块和无线射频识别模块，条码扫描模块和无线射频识别模块的扫描口设于外壳上。本实用新型硬件电路采用模块化设计，可根据实际需求进行模块的定制，从而降低成本；丰富的外部接口可支持各种外设，具有良好的可扩展性，既可以构建独立的物流管理信息系统，也适用于基于客户/服务器、多点协作的分布式系统的实现。

Description

便携式智能终端设备

技术领域

本实用新型属于信息输入输出终端设备，尤其涉及一种基于无线网络技术的便携式智能终端，用于物流领域数据采集和信息处理。

背景技术

物流业务中信息传递的效率、运作的成本、满足需求的波动能力、作业速度、服务内容和服务态度等指标已经成为物流市场关注的热点。但是我国物流企业三分之一以上还是采用“手工信息处理”的方式，仅有不足2％的企业实现了“机械化作业、信息化处理”。物流信息技术及其技术装备日益成为整个物流行业发展的“瓶颈”，大多数国内物流企业纷纷进行信息化的改造，通过在货物附着条码或者电子标签，配以信息处理系统进行货物识别与跟踪。

近十年来，随着无线通信技术的飞速发展和网络设施的日益完善，现代无线通信技术同传统的物流信息技术结合便产生了无线物流技术，支持物流信息的实时传输，及时准确地掌握货物在物流链中的相关信息，已经成为现代物流发展的一个重要方向。

目前国内外市场上物流信息技术及其装备的现状为：

1.单一自动识别设备

自动识别设备在物流领域应用得最早，用途也最为广泛，是物流现代化与信息化进程中不可缺少的一部分，目前，已经推出了能存储上万个条码信息的便携式数据采集终端，并广泛应用于仓库管理、商品盘点以及各种野外作业上。

2.POS系统

售点系统POS(Point of Sales)，它主要负责销售点的销售，同时又是所有销售数据的采集点，是在计算机技术基础上产生的新一代销售结算方式。它不但结算快速、准确，同时将各种详尽的销售信息予以采集，为制定各种销售策略、实现商品的单品管理和库存的优化管理提供了便捷。POS系统的核心硬件是POS收款机，主机采用兼容PC机和票打、示价器、电动钱箱、可编程键盘等POS外设组合而成。

3.PDA通用设备

PDA(Personal Digital Assistant)通用设备是一种掌上型笔输入袖珍式微型计算机，运行在嵌入式操作系统和嵌入式应用软件之上。PDA具有计算、个人事务处理、网上浏览、下载、发送电子邮件、收发传真、红外传输以及与无线通信工具结合后所表现的无线数据通信能力。目前，PDA广泛应用于邮电、通信、保险、金融、证券、新闻、医疗、教育、电子消费及地质等诸多无线办公领域，作为PC无线办公与通信的外延工具，与PC组成一个没有地理边界的完整计算机处理系统，方便工作人员在外工作时与本部主机的信息、数据、表格及文本的随时交换和传送。

目前国内大多数物流企业使用的信息化终端都不同时具备物流信息的自动采集和实时处理的能力。同时，这些物流产品都或多或少的存在着诸如能够支持的自动识别技术单一、不支持无线通信技术、外部扩展接口较少等问题。

发明内容

本实用新型提出一种便携式智能终端设备，针对现有技术的不足，集成无线通信及数据采集技术，并提供多种外部扩展接口，以适合物流各个环节作业需要。

本实用新型的一种便携式智能终端设备，由外壳和其内的主板组成，主板包括微处理器、存储器、电源管理电路、逻辑控制器、总线驱动器，微处理器提供存储控制接口电路、显示控制接口电路、输入/输出控制接口电路，外壳上装有显示器、输入/输出部分；存储器通过存储控制接口电路、显示器通过显示控制接口电路、输入/输出部分通过输入/输出控制接口电路和微处理器电信号连接，电源管理电路通过逻辑控制器和微处理器电信号连接；其特征在于所述主板包括条码扫描模块和无线射频识别模块，通过串口扩展控制器、总线驱动器与微处理器电信号连接；条码扫描模块和无线射频识别模块的扫描口设于外壳上。

所述的便携式智能终端设备，其特征在于所述显示器为液晶屏；所述输入/输出部分包括通过逻辑控制器和微处理器电信号连接的键盘以及通过音频控制器、音频接口电路和微处理器电信号连接的触摸屏和播放器，所述音频控制器位于主板上，所述音频接口电路由微处理器提供，所述液晶屏、键盘、触摸屏和播放器均设于外壳上。

所述的便携式智能终端设备，其特征在于所述外壳上设有红外接口、SD/MMC接口、CF接口、USB主机接口和USB客户接口；红外接口通过红外接口电路和微处理器电信号连接，SD/MMC接口通过多媒体存储控制接口电路和微处理器电信号连接，CF接口通过总线驱动器和微处理器电信号连接，USB主机接口通过USB控制器、总线驱动器和微处理器电信号连接，USB客户接口通过通用串行总线和微处理器电信号连接，所述USB控制器位于主板上，所述红外接口电路、多媒体存储控制接口电路和通用串行总线由微处理器提供。

所述的便携式智能终端设备，其特征在于所述外壳上设有蓝牙串口和调试接口，蓝牙串口通过蓝牙串口电路和微处理器电信号连接，调试接口通过调试接口电路和微处理器电信号连接，所述蓝牙串口电路和调试接口电路由微处理器提供。

本实用新型完成条码、无线射频技术等物流识别技术与物流终端的集成。具体而言，

1.可定制支持CDMA(Code Division Multiple Access)、GPRS/GSM(GeneralPacket Ratio Service/Global System for Mobile communication)或无线局域网等多种无线通信接入方式；

2.集成并内置条码扫描模块，同时可支持13.56Mhz射频识别模块；

3.支持触摸屏+键盘组合输入方式；

4.支持中文显示和输入；

5.采用高效裁减和自主改造的嵌入式Linux操作系统；

6.提供常用终端设备的标准接口，其中包括：CF(Compact Flash)卡接口、SD(Secure Digital)卡接口、串口、USB(Universal Serial Bus)接口和红外接口。

本实用新型在硬件电路设计上，采用模块化设计，可以根据应用的实际需求进行模块的定制，从而降低设备成本。另外，丰富的外部接口可以支持各种外设，达到良好的可扩展性。在系统开发中，采用源码开放的嵌入式Linux作为设备的操作系统，定制专用的实时物流操作系统，同时提供方便物流应用系统开发的二次接口。它既可以构建独立的物流管理信息系统，也适用于基于客户/服务器、多点协作的分布式系统的实现。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是应用本实用新型的网络结构示意图。

具体实施方式

本实用新型是一个以PDA(Personal Digital Assistant)技术为基础，具有开放式的软硬件架构，并可支持多种无线通信接入方式的物流专用设备。它可以通过外接各种不同功能的硬件模块，为物流应用中的各个环节提供全方位的高效信息处理服务。

本实用新型硬件结构如图1所示，该终端设备选用了适当的嵌入式微处理器，并通过改进工艺，设计出规模小、集成度高的硬件电路，将常用的条码扫描设备和无线局域网通信设备集成到这个平台上来，提供统一的电源支持和类型丰富的标准接口，支持终端与多种外设的协同工作。

1.主板电路设计

主板包括微处理器、存储器、电源管理电路、逻辑控制器、总线驱动器，微处理器提供存储控制接口电路、显示控制接口电路、输入/输出控制接口电路，与外挂识别设备的方式相比，集成方式的电路设计要更加复杂一些，但所带来的优势也更加明显。

微处理器选择了适合嵌入式系统、接口相对集成、计算能力较强的微处理器，芯片为32位RISC处理器，具有32K指令缓冲，32K数据缓冲，MMU(Memory Management Unit)单元以及Mini cache。

存储器的电路既有flash ROM也有SDRAM，并且存储器的容量可以定制，从16Mbits到256Mbits不等。

电源管理部分采用了以高可靠性锂电池为主的多种制式的电源供电系统，并提供相应的电池电量监测工具。在一般环境下，手持设备只能采用电池供电方式，但由于电池本身电量的有限性，所以为了保证系统的长时间有效运行，对电源管理部分进行了详细的设计，本实用新型从硬件电路以及软件多个层次上对各个硬件模块的功耗进行系统的规划，通过对长时间未使用的模块采用休眠或关闭方式来达到节能的目的。

本实用新型结合物流应用的特殊要求，微处理器提供了红外通讯、通用串行总线USB(Universal Serial Bus)等接口电路以及压缩闪存CF(Compact Flash)卡、安全数字/多媒体SD/MMC(Secure Digital/MultiMedia Card)卡接口电路等，增加了接口的类型和数量，从而提高设备接入的能力，同时，对部分主要的外接模块进行电路分析和解剖，充分内嵌至主板电路中，提高终端设备一体化进程。

以上电路设计与实现中所涉及到的各种芯片或其它器件均可从电子元器件市场简单获得，配以上述的外围电路(参考各芯片与器件的技术资料)即可构成各种应用所需的功能模块。

2.条码、射频技术以及无线通信技术与本实用新型的集成

本实用新型在主板上完成条码、无线射频识别设备和无线通信模块与智能终端的无缝集成。主要包括涉及识别设备驱动程序的开发以及无线物流应用系统的改造工作。

本实用新型中的条码模块和无线通信模块均选择了串口通信的嵌入式小型模块，市场上的此类产品大都采用串口通信方式。模块与微处理器之间通过专用的串口扩展芯片TL16C554与微处理器连接。串口扩展芯片实现了微处理器上单一UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)接口到多个串口的转换，外接模块通过其提供的不同中断进行通信。

对于无线通信功能，依据型号的不同，目前有GSM(Global Service forMobile communication)、GPRS(General Packet Ratio Service)、CDMA(CodeDivision Multiple Access)可供选择，各厂商的无线通信模块内部均实现了无线通信标准，包括通信的编解码、调制解调、发送接收等。本实用新型可以根据不同的要求进行无线通信方式的定制，基本通信方式仍采用串口方式，但是模块的外部电路，如供电电路与控制电路需做出一定的修改。

对于射频技术的接入，目前本实用新型仅支持外部接口扩展的接入方式，标准的射频卡通过CF(Compact Flash)接口与终端连接，射频卡频率为13.56MHz。

3.本实用新型的外壳采用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)塑料制成，外壳的大小尺寸为185mm*85mm*36mm。外壳正面上半部置有一个3.5寸的液晶显示屏，分辨率为320(×RGB)(W)×240(H)；正面下半部是一个25键的键盘，25键的键盘包括了4个可编程扩展功能键，4个方向键，7个功能键和10个数字键，26个英语字母与10个数字键进行复用，其中所有键盘按键均采用轻触开关。

外壳上还设有音频模块和触摸屏输入。其中音频模块采用UCB1400，支持语音输入输出，可录音放音，支持可编程抽样率、输入/输出增益和数字音响处理，包括音量、静音、低音和高音控制。键盘输入与触摸屏输入这两种方式的配合可以使其在实际工业环境中更加容易操作。

条码扫描、无线射频识别模块的扫描口设置在本实用新型外壳的顶面，该扫描口的内部集成了红外引擎和无线射频引擎，本实用新型的顶面还设置有音频口和Reset按键。

外壳的左侧面置有电源按钮和扫描按钮，电源按钮控制整个手持设备的供电情况，扫描按钮控制手持设备内部的红外引擎和无线射频引擎。外壳的背面还设置有背带，以便于携带。

本实用新型的扩展接口主要集中在外壳的底面和侧面。底面的扩展接口有USB Client(Universal Serial Bus)接口、22针接插件接口和USBHost(Universal Serial Bus)接口；侧面的扩展接口有CF(Compact Flash)卡接口和SD(Secure Digital)卡接口，这些接口均可定制。

外壳的宽度从中部开始逐渐变窄，不仅使整个外壳显得美观，也提升了该实用新型的手感，便于手持和携带。

4.物流专用操作系统的开发

本实用新型采用嵌入式Linux作为物流终端专用操作系统的原型，对其内核进行高效的裁减，并对内核实时性的实现机制进行改造。同时，屏蔽大量与物流应用无关的系统组件和应用软件，有效降低操作系统的存储空间占有率，进一步提高系统的可靠性。

实时系统的特性主要有三点：高可靠性、及时性和时限的保证性。在标准Linux环境中，细颗粒的实时时钟和不合适的系统时钟中断机制，同时为了实现同步和公共资源的保护而简单使用了中断禁止的保护方式致使系统有时无法对外部事件进行及时的响应，对进程调度的延迟有时高达数十毫秒甚至更多，更不可能保证实时任务的实效性。因此，采用双内核机制来对嵌入式系统的实时性能进行改进，这也是本实用新型的一个特点。

其具体性能为：具有处理双字节字符的能力，支持汉字的显示；具有可选的实时特性，改善内核的实时性，不改变对外的接口，保证在系统兼容性的基础上，提供对实时性的支持；提供嵌入式GUI的支持；全中文用户界面；网络应用方面：支持JavaScript、cookies、HTML4(HyperText Markup Language)以及多种字体；支持POP3(Post Office Protocol)、SMTP(Simple Message Transfer Protocol)、ESMTP(Extended SimpleMessage Transfer Protocol)协议。

本实用新型在物流行业的应用主要包括仓储管理、车辆运输、城市配送、货物分拣装载四大领域，本实用新型终端设备提供一个通用的计算平台，内部集成条码扫描引擎，并嵌入多种规格的TFT显示屏和输入模块，同时可以根据用户的要求，有选择地内置不同制式的无线通信模块。在支持语音通信、无线接入以及移动计算功能的同时，为外接多种专用物流设备提供大量标准接口。此外，本实用新型能够支持的外接模块也非常丰富，一方面，目前市场上许多物流专用设备都采用的是标准的接口，集成非常容易；另一方面，终端提供的接口数量和类型也非常丰富，而且部分设备(如：无线通信模块等)可以内置到终端内部，不再占用其它接口。因此，本实用新型可以同时接入多种数据采集和信息处理设备。

如图2所示，本实用新型通过主板上内嵌的无线模块和地球卫星以及无线基站GPRS、CDMA进行通信，中心服务器则通过有线网络和中心数据库以及无线基站GPRS、CDMA进行通信，这样，借助于中心服务器和无线基站GPRS、CDMA之间的有线连接，即可实现本实用新型和中心数据库之间关于物流信息的实时交互。

与此同时，中心服务器、调度控制台、客户服务系统和其他运营管理系统也可以通过网络对中心数据库中的物流管理信息进行查阅、增加、删除和修改；本实用新型则通过定时向中心服务器提交请求的方式及时得到增加、删除或修改后的物流信息。

例如在利用本实用新型进行配送的途中，本实用新型会定时地向中心服务器提交请求，中心服务器则根据接收到的请求信息，查阅中心数据库，将增加、删除或修改后的物流信息反馈给该终端，并修改中心数据库中的相应内容，表明该分配过程。同时，本实用新型根据分配的物流信息完成相应的任务，并将完成分配任务的信息提交给中心服务器，中心服务器根据提交的完成信息修改中心数据库中的相应内容，表明该完成过程。这样便实现了物流信息的实时交互和处理。

Claims

1.一种便携式智能终端设备，由外壳和其内的主板组成，主板包括微处理器、存储器、电源管理电路、逻辑控制器、总线驱动器，微处理器提供存储控制接口电路、显示控制接口电路、输入/输出控制接口电路，外壳上装有显示器、输入/输出部分；存储器通过存储控制接口电路、显示器通过显示控制接口电路、输入/输出部分通过输入/输出控制接口电路和微处理器电信号连接，电源管理电路通过逻辑控制器和微处理器电信号连接；其特征在于所述主板包括条码扫描模块和无线射频识别模块，通过串口扩展控制器、总线驱动器与微处理器电信号连接；条码扫描模块和无线射频识别模块的扫描口设于外壳上。

2.如权利要求1所述的便携式智能终端设备，其特征在于所述显示器为液晶屏；所述输入/输出部分包括通过逻辑控制器和微处理器电信号连接的键盘以及通过音频控制器、音频接口电路和微处理器电信号连接的触摸屏和播放器，所述音频控制器位于主板上，所述音频接口电路由微处理器提供，所述液晶屏、键盘、触摸屏和播放器均设于外壳上。

3.如权利要求1或2所述的便携式智能终端设备，其特征在于所述外壳上设有红外接口、SD/MMC接口、CF接口、USB主机接口和USB客户接口；红外接口通过红外接口电路和微处理器电信号连接，SD/MMC接口通过多媒体存储控制接口电路和微处理器电信号连接，CF接口通过总线驱动器和微处理器电信号连接，USB主机接口通过USB控制器、总线驱动器和微处理器电信号连接，USB客户接口通过通用串行总线和微处理器电信号连接，所述USB控制器位于主板上，所述红外接口电路、多媒体存储控制接口电路和通用串行总线由微处理器提供。

4.如权利要求1或2所述的便携式智能终端设备，其特征在于所述外壳上设有蓝牙串口和调试接口，蓝牙串口通过蓝牙串口电路和微处理器电信号连接，调试接口通过调试接口电路和微处理器电信号连接，所述蓝牙串口电路和调试接口电路由微处理器提供。

5.如权利要求3所述的便携式智能终端设备，其特征在于所述外壳上设有蓝牙串口和调试接口，蓝牙串口通过蓝牙串口电路和微处理器电信号连接，调试接口通过调试接口电路和微处理器电信号连接，所述蓝牙串口电路和调试接口电路由微处理器提供。