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粮食物流系统中移动POS终端的设计
作者：许德刚 甄彤
来源：RFID世界网
日期：2011-04-08 10:48:08
摘要：电子商务的发展对建立集信息流、商流、资金流和物流于一体的新型物流配送中心提出了更高的要求。根据嵌入式系统设计的具体特点，分析了系统结构和移动终端的硬件组成，给出了实现该系统软、硬件终端以及WAP网关的解决方案。
引言
在物流管理中，信息系统越来越强化物流企业和货主之间的联接，以实现高品质服务和低成本的运作。对此，推广手持式数据终端（移动POS机）和条形码在物流流通领域的应用，既可以实现高质量的配送管理，又可对配送中心的货物进行随时动态追踪管理，并可以根据所获知的数据进行市场分析和市场预测等方面的信息支持。
文章是以粮食物流环境中的移动电子商务系统为背景，该系统利用了条形码作为粮食物流信息的载体，将经销网络中的货物进行贴标，从而实现了对粮食物流信息的跟踪，并利用移动POS机作为信息采集设备，对物流信息和粮库网点需求进行收集、整理和分析预测的。
1业务流程
以WAP协议应用模型为基础，将现有的POS机升级为支持WAP协议的无线移动终端，利用现用的无线通信网络，通过WAP协议应用网关，实现与连在Internet上业务服务器进行交互。为了完成支付功能，作为可信任的第三方的安全认证中心由中国金融认证中心CA来承担，原有的业务系统将通过虚拟专有网VPN来与本地银行支付网关建立连接。系统业务流程如图1。
1．仓储管理人员打开WAP无线终端设备，首先校验操作员开机PIN码，成功则无线终端设备进入工作状态；
2．销售人员选择无线支付菜单，进入无线支付功能模块；
3． WAP无线终端设备向本地WAP应用服务器发起连接请求，请求与服务器建立WTLS第二类服务连接，如果成功建立连接，可以利用WAP无线终端设备微浏览器浏览服务器页
4．页面提示录入（扫描）网点编号，提交信息；
5．浏览器进入物流中心信息页面，选择应缴费用选项；
6．进入填写缴费单页面，输入（录入）粮食经销商银行卡账号，密码；提交表单；
7．返回提交结果，成功则打印成功支付收据，不成功，打印不成功收据。
2框架结构
整个系统包括无线部分和有线部分两部分，无线终端经过WAP网关透明地与Web服务器进行通信，访问物流中心系统的Web业务服务器。图2给出了一个无线支付系统框架结构，从图可以看出，整个系统是一个易扩展的平台，支付应用只是系统可以支持业务的一部分，其他业务可以很容易的扩展到这个系统中；并且，利用XML技术我们可以实现对不同接入设备浏览器的自动适配。图中还给出了无线支付应用的结构。整个系统的安全是基于WPKI的，WAP终端设备、WAP网关以及WAP应用服务器都保存着各自的证书；从WAP终端设备到WAP网关可以实现WTLS协议的安全连接，同时利用无线认证中心；WAP网关与业务系统Web服务器利用SSL协议进行安全连接，同样可以利用双方的证书保证身份。
3.1 WAP终端设备硬件
WAP终端设备硬件使用的是杭州中恒出品的移动POS机—LU3210型条形码移动数据采集终端机，产品体积小，重量轻便于携带，抗震防摔，防尘防水，稳定可靠耗电量低，并可以兼用5号电池。
它在条形码图象信号滤波技术方面，采用了分形插值方法，提高了边缘效应和峰值重现能力；在二维码数据编码生成和识读器匹配的纠错技术方面，采用了RS控制码算法，提高了识读匹配的容错性。
在本系统中要实现无线功能，需在LU3210的基础上，我们进行相应的硬件升级，如：增加GSM（支持GPRS， WAP协议栈）射频通信模块，热敏打印机，磁条卡识读器。
系统中GSM射频通信模块是一个新硬件，并且在本系统中有很大的作用，GSM模块由几个不同功能的模块组成，大部分都是基本模块：包括电源管理，语音编解码器，电路接口，GSM核心模块，象WAP协议模块和GPS等模块属于可选模块，当然还可以根据需要扩展其他如蓝牙等。
对于GSM模块，选择合适的物理尺寸也是很重要的。对于手持设备，合适的尺寸是指易于携带的，适于安装的。图3中给出的是Xircom公司的一种GPRS模块。
这里的SIM卡首先是GPRS终端设备的用户识别卡，并且应该是实现WAP协议安全保证的根本。内存和Flash ROM是成本考虑的另一个方面。对于手持无线终端设备，对数据存储和运算量都不是很大，可以酌情考虑系统的要求。
3.2 WAP终端设备软件系统
随着微处理器的产生，价格低廉、结构小巧的CPU和外设连接提供了稳定可靠的硬件架构，那么限制嵌入式系统发展的瓶颈就突出表现在了软件方面。嵌入式系统（Embedded Systems）被定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁减，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
实现嵌入式系统，我们可以选择相应体系的微控制器（Microcontroller Unit：MCU），这里，我们可以直接使用X86体系的编译器对Linux核心源代码直接进行编译及剪裁。
通常嵌入式Linux被烧录在Flash Memory中，可以避免掉电的影响。系统加电启动后，程序将从Flash Memory加载到RAM中执行。
由于Linux是开放原代码的自由软件，我们可以根据应用系统设计的具体需要对Linux内核源代码进行修改并重新编译。系统实现步骤：
重新编译Linux内核，去掉内核中不需要的模块；
编写Boot Loader，制作Boot ROM用于加载嵌入式Linux内核到内存中；
重新设计各种设备驱动程序；
设计嵌入式Linux应用程序，负责指定的功能。
嵌入式Linux系统执行流程如图4所示。
1．16位和32位嵌入式处理器硬件应用设计技术；
2．嵌入式处理器上的嵌入式操作系统软件的定制；
3．应用程序开发。
针对我们的系统，我们还需要安装一个微浏览器，作为WAP应用中的客户端。基于嵌入式Linux的微浏览器产品有很多，这里采用移软科技（南京）有限公司的基于嵌入式Linux微浏览器。
这是一个专为移动终端、掌上电脑等移动设备开发的微型浏览器，可同时浏览Web和WAP两种内容的网页，全面支持HTML和WML标准，极容易移植到其它操作系统中；核心代码由标准C语言写成适用于存储空间较小的移动终端，内核占用空间仅250K，运行内存只需32K RAM；支持数据传输安全可靠，支持HTTP 1.1及WSP，WTP等所有WAP协议；与硬件结合的兼容性强，底层WDP可支持GSM/CDMA；不但适合现在的移动设备，也适合未来的移动设备，随着无线传输带宽增加，移动设备将可浏览传统的Web站点，本产品二者兼容。
4 WAP网关的实现
在WAP的编程模型中，客户端（无线终端）与服务器分别处在不同的网络中，并使用不同的通信协议，为此引入了WAP网关以实现网络互连及协议转换等其它功能。
WAP被设计成一个有着广泛的适用性和充分的包容性的应用协议，这其中重要的一点就是它能适用于任何现有的、或计划中的无线承载业务。不同承载业务有着不同的服务质量，其传输吞吐量、误码率及时延等指标各不相同，WAP必须能补偿或容忍这些不同。因目前移动网络大多为GSM系统，因此，实现时我们主要考虑WAP网关在GSM网络上的应用。
WAP网关在网络中处于连接GSM与Internet的位置。它一方面通过GSM的承载业务，如短消息业务、GPRS等，以连接客户端：另一方面连接Internet，以访问内容服务器。
各大手机厂商都有自己的WAP网关产品，在国内电信部门使用较多是Nokia，Motorola和Phone.com的网关，它们的功能比较完善，技术支持力量雄厚，但价格极高，对于普通的企业来说是无法承受的。这里采用国际流行的Infinite网关作为可选的方案。Infinite Enterprise Server是从1999年8月开始商业化的，提供最流行和广泛使用的WAP Server，已经被欧洲和亚洲许多大型企业和移动商选用。Inifinite WAP Server可以同时支持ISP、移动用户和企业用户，可以提供电子邮件和其他Internet或者Intranet的服务。最新的版本支持WML Script， HTTP cookies和可选的WTLS加密。
5结束语
本文根据本系统的业务流程，以及嵌入式系统设计的具体特点，给出了系统所用的软、硬件终端以及WAP网关的解决方案。本系统应用灵活、体积小、通用性高和可靠性强，有很强的实用性和经济价值。下一步的工作主要是针对粮食物流中心的需求进行功能扩展，并且把整个系统纳入物流中心的信息系统中。（文/河南工业大学 信息科学与工程学院 许德刚 甄彤）
参考文献
[1] 王田苗. 基于移动支付的POS终端系统软件研究[J].微计算机信息,2006
[2] 刘承广,常宇健,杨卫东,施博学. uCOS-II在车载GPS移动终端中的应用[J]. 微计算机信息,2005
[3] Varshney, U., and Vetter. R.A framework for the Emerging Mobile Commerce Applica- tions.In Rroc. of the 34th Hawaii International Conference on System Sciences,2001
在物流管理中，信息系统越来越强化物流企业和货主之间的联接，以实现高品质服务和低成本的运作。对此，推广手持式数据终端（移动POS机）和条形码在物流流通领域的应用，既可以实现高质量的配送管理，又可对配送中心的货物进行随时动态追踪管理，并可以根据所获知的数据进行市场分析和市场预测等方面的信息支持。
文章是以粮食物流环境中的移动电子商务系统为背景，该系统利用了条形码作为粮食物流信息的载体，将经销网络中的货物进行贴标，从而实现了对粮食物流信息的跟踪，并利用移动POS机作为信息采集设备，对物流信息和粮库网点需求进行收集、整理和分析预测的。
1业务流程
以WAP协议应用模型为基础，将现有的POS机升级为支持WAP协议的无线移动终端，利用现用的无线通信网络，通过WAP协议应用网关，实现与连在Internet上业务服务器进行交互。为了完成支付功能，作为可信任的第三方的安全认证中心由中国金融认证中心CA来承担，原有的业务系统将通过虚拟专有网VPN来与本地银行支付网关建立连接。系统业务流程如图1。
图1 系统业务流程
1．仓储管理人员打开WAP无线终端设备，首先校验操作员开机PIN码，成功则无线终端设备进入工作状态；
2．销售人员选择无线支付菜单，进入无线支付功能模块；
3． WAP无线终端设备向本地WAP应用服务器发起连接请求，请求与服务器建立WTLS第二类服务连接，如果成功建立连接，可以利用WAP无线终端设备微浏览器浏览服务器页
4．页面提示录入（扫描）网点编号，提交信息；
5．浏览器进入物流中心信息页面，选择应缴费用选项；
6．进入填写缴费单页面，输入（录入）粮食经销商银行卡账号，密码；提交表单；
7．返回提交结果，成功则打印成功支付收据，不成功，打印不成功收据。
2框架结构
整个系统包括无线部分和有线部分两部分，无线终端经过WAP网关透明地与Web服务器进行通信，访问物流中心系统的Web业务服务器。图2给出了一个无线支付系统框架结构，从图可以看出，整个系统是一个易扩展的平台，支付应用只是系统可以支持业务的一部分，其他业务可以很容易的扩展到这个系统中；并且，利用XML技术我们可以实现对不同接入设备浏览器的自动适配。图中还给出了无线支付应用的结构。整个系统的安全是基于WPKI的，WAP终端设备、WAP网关以及WAP应用服务器都保存着各自的证书；从WAP终端设备到WAP网关可以实现WTLS协议的安全连接，同时利用无线认证中心；WAP网关与业务系统Web服务器利用SSL协议进行安全连接，同样可以利用双方的证书保证身份。
图2系统框架
3.1 WAP终端设备硬件
WAP终端设备硬件使用的是杭州中恒出品的移动POS机—LU3210型条形码移动数据采集终端机，产品体积小，重量轻便于携带，抗震防摔，防尘防水，稳定可靠耗电量低，并可以兼用5号电池。
它在条形码图象信号滤波技术方面，采用了分形插值方法，提高了边缘效应和峰值重现能力；在二维码数据编码生成和识读器匹配的纠错技术方面，采用了RS控制码算法，提高了识读匹配的容错性。
在本系统中要实现无线功能，需在LU3210的基础上，我们进行相应的硬件升级，如：增加GSM（支持GPRS， WAP协议栈）射频通信模块，热敏打印机，磁条卡识读器。
系统中GSM射频通信模块是一个新硬件，并且在本系统中有很大的作用，GSM模块由几个不同功能的模块组成，大部分都是基本模块：包括电源管理，语音编解码器，电路接口，GSM核心模块，象WAP协议模块和GPS等模块属于可选模块，当然还可以根据需要扩展其他如蓝牙等。
对于GSM模块，选择合适的物理尺寸也是很重要的。对于手持设备，合适的尺寸是指易于携带的，适于安装的。图3中给出的是Xircom公司的一种GPRS模块。
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图3 Xircom公司的一种GPRS模块
这里的SIM卡首先是GPRS终端设备的用户识别卡，并且应该是实现WAP协议安全保证的根本。内存和Flash ROM是成本考虑的另一个方面。对于手持无线终端设备，对数据存储和运算量都不是很大，可以酌情考虑系统的要求。
3.2 WAP终端设备软件系统
随着微处理器的产生，价格低廉、结构小巧的CPU和外设连接提供了稳定可靠的硬件架构，那么限制嵌入式系统发展的瓶颈就突出表现在了软件方面。嵌入式系统（Embedded Systems）被定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁减，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
实现嵌入式系统，我们可以选择相应体系的微控制器（Microcontroller Unit：MCU），这里，我们可以直接使用X86体系的编译器对Linux核心源代码直接进行编译及剪裁。
通常嵌入式Linux被烧录在Flash Memory中，可以避免掉电的影响。系统加电启动后，程序将从Flash Memory加载到RAM中执行。
由于Linux是开放原代码的自由软件，我们可以根据应用系统设计的具体需要对Linux内核源代码进行修改并重新编译。系统实现步骤：
重新编译Linux内核，去掉内核中不需要的模块；
编写Boot Loader，制作Boot ROM用于加载嵌入式Linux内核到内存中；
重新设计各种设备驱动程序；
设计嵌入式Linux应用程序，负责指定的功能。
嵌入式Linux系统执行流程如图4所示。
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图4 嵌入式Linux系统执行流程图
1．16位和32位嵌入式处理器硬件应用设计技术；
2．嵌入式处理器上的嵌入式操作系统软件的定制；
3．应用程序开发。
针对我们的系统，我们还需要安装一个微浏览器，作为WAP应用中的客户端。基于嵌入式Linux的微浏览器产品有很多，这里采用移软科技（南京）有限公司的基于嵌入式Linux微浏览器。
这是一个专为移动终端、掌上电脑等移动设备开发的微型浏览器，可同时浏览Web和WAP两种内容的网页，全面支持HTML和WML标准，极容易移植到其它操作系统中；核心代码由标准C语言写成适用于存储空间较小的移动终端，内核占用空间仅250K，运行内存只需32K RAM；支持数据传输安全可靠，支持HTTP 1.1及WSP，WTP等所有WAP协议；与硬件结合的兼容性强，底层WDP可支持GSM/CDMA；不但适合现在的移动设备，也适合未来的移动设备，随着无线传输带宽增加，移动设备将可浏览传统的Web站点，本产品二者兼容。
4 WAP网关的实现
在WAP的编程模型中，客户端（无线终端）与服务器分别处在不同的网络中，并使用不同的通信协议，为此引入了WAP网关以实现网络互连及协议转换等其它功能。
WAP被设计成一个有着广泛的适用性和充分的包容性的应用协议，这其中重要的一点就是它能适用于任何现有的、或计划中的无线承载业务。不同承载业务有着不同的服务质量，其传输吞吐量、误码率及时延等指标各不相同，WAP必须能补偿或容忍这些不同。因目前移动网络大多为GSM系统，因此，实现时我们主要考虑WAP网关在GSM网络上的应用。
WAP网关在网络中处于连接GSM与Internet的位置。它一方面通过GSM的承载业务，如短消息业务、GPRS等，以连接客户端：另一方面连接Internet，以访问内容服务器。
各大手机厂商都有自己的WAP网关产品，在国内电信部门使用较多是Nokia，Motorola和Phone.com的网关，它们的功能比较完善，技术支持力量雄厚，但价格极高，对于普通的企业来说是无法承受的。这里采用国际流行的Infinite网关作为可选的方案。Infinite Enterprise Server是从1999年8月开始商业化的，提供最流行和广泛使用的WAP Server，已经被欧洲和亚洲许多大型企业和移动商选用。Inifinite WAP Server可以同时支持ISP、移动用户和企业用户，可以提供电子邮件和其他Internet或者Intranet的服务。最新的版本支持WML Script， HTTP cookies和可选的WTLS加密。
5结束语
本文根据本系统的业务流程，以及嵌入式系统设计的具体特点，给出了系统所用的软、硬件终端以及WAP网关的解决方案。本系统应用灵活、体积小、通用性高和可靠性强，有很强的实用性和经济价值。下一步的工作主要是针对粮食物流中心的需求进行功能扩展，并且把整个系统纳入物流中心的信息系统中。（文/河南工业大学 信息科学与工程学院 许德刚 甄彤）
参考文献
[1] 王田苗. 基于移动支付的POS终端系统软件研究[J].微计算机信息,2006
[2] 刘承广,常宇健,杨卫东,施博学. uCOS-II在车载GPS移动终端中的应用[J]. 微计算机信息,2005
[3] Varshney, U., and Vetter. R.A framework for the Emerging Mobile Commerce Applica- tions.In Rroc. of the 34th Hawaii International Conference on System Sciences,2001
