餐廳顧客服務終端

摘要：提出了一種基于以太網(wǎng)技術的高檔餐廳顧客服務終端的DSP解決方案，實現(xiàn)了瀏覽菜單、顧客點餐、預約用餐、網(wǎng)絡訂餐、終端娛樂、語音留言等服務。
關鍵詞：餐廳終端；以太網(wǎng)；VDK；音視頻編解碼

引言

　　在高檔酒店客人坐在圓形的餐桌旁，通過觸摸面前的電腦屏幕選擇食物，不久選中的食物便通過軌道輸送到客人面前。這一自動點餐系統(tǒng)避免了人工服務造成的等待、服務態(tài)度等問題，同時提供了強大的娛樂功能。同樣，該系統(tǒng)也適合于娛樂及辦公場所，大家可以在各自的包間或辦公室很方便地點餐。

系統(tǒng)功能

　　系統(tǒng)框圖示于圖1。Blackfin處理器是專門為滿足當今嵌入式音頻、視頻和通信應用計算要求和低功耗條件設計的嵌入式處理器[1]。系統(tǒng)包含有一片Blackfin系列雙核處理器ADSP-BF561[2]，視頻采集解碼芯片ADV7183B,音頻編解碼芯片ADV1836A，SDRAM數(shù)據(jù)存儲器，F(xiàn)LASH程序存儲器，以太網(wǎng)芯片LAN91C111,LCD觸摸屏，SD卡、UART接口，按鍵，指示燈等。

　　系統(tǒng)通過擴展了SD卡，移植了FAT文件系統(tǒng)，作為照片、視頻、電子書等數(shù)據(jù)的存儲。通過ADSP-BF561內部的SPI總線，從SD卡內部將數(shù)據(jù)讀到SDRAM里，同樣，SDRAM的數(shù)據(jù)也可以通過SPI總線寫回到SD卡內部。

　　從SD卡讀到SDRAM內部的菜品的圖片，通過一些處理，轉化成適合320×240彩色LCD顯示的RGB-24Bit格式的圖像數(shù)據(jù)，之后，通過并行外設接口(PPI)送給LCD控制器，進行菜品圖片的顯示。

　　系統(tǒng)擴展了LAN91C111芯片作為網(wǎng)絡主控芯片。ADSP-BF561通過外部接口擴展總線(EBIU)，與LAN91C111進行讀寫通訊。LAN91C111的網(wǎng)絡輸出經(jīng)過網(wǎng)絡變壓器后，接到RJ-45接口上，實現(xiàn)了網(wǎng)絡的硬件連接。LAN91C111芯片通過DMA方式和中斷引腳，與ADSP-BF561進行數(shù)據(jù)的傳輸。軟件方面，通過VDK實時內核上移植的LWIP，進行TCP/IP協(xié)議的開發(fā)。

　　視頻數(shù)據(jù)（PAL制）通過同軸電纜接入到視頻解碼器ADV7183內部，經(jīng)過采樣，視頻解碼，輸出ITU-656格式的圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)通過PPI，以8bit的數(shù)據(jù)寬度，SCLK/2的速度，DMA方式傳輸?shù)絊DRAM中。利用PPI的同步數(shù)據(jù)口與ADV7183的幀同步、場同步、行同步等信號進行相連，完成視頻數(shù)據(jù)的同步。對ADV7183的上電配置是通過ADSP-BF561的通用編程接口(PF)實現(xiàn)I2C協(xié)議，完成數(shù)據(jù)格式、增益控制、曝光控制等配置。

　　從視頻解碼器ADV7183讀到SDRAM的視頻數(shù)據(jù)是ITU-656格式的（UYVY4:2:2格式）經(jīng)過YUV到RGB的算法變換，轉變成適合彩屏LCD顯示的RGB24bit數(shù)據(jù)，通過PPI傳輸給LCD控制器，實現(xiàn)視頻的采集和播放。

　　顧客的語音留言通過麥克風輸入到音頻編解碼器AD1836中，經(jīng)過音頻A/D的采樣、量化、解碼后，通過DSP的Sport口傳輸?shù)絊DRAM中進行暫時的存儲[3]，之后，通過MDMA傳輸?shù)絊D卡中，進行顧客意見的語音保存。AD1836通過ADSP-BF561的串行外設接口(SPI)配置成44kHz的采樣率、16bit的采樣寬度。

　　SD卡中的音頻數(shù)據(jù)（歌曲）通過SPI讀取到SDRAM中，由ADSP-BF561解碼后，通過串口(SPORT)以DMA方式，傳輸給AD1836音頻編碼器，再通過揚聲器或者耳機輸出，實現(xiàn)了歌曲的播放。

　　此外，系統(tǒng)擴展了NAND Flash作為大容量的數(shù)據(jù)存儲，擴展了4×4鍵盤和指示燈，擴展了Flash作為程序固化，擴展了消防信息報警的接口。

圖1  系統(tǒng)框圖

　　系統(tǒng)功能如下：

　　瀏覽菜單：菜品圖片通過SD卡，以BMP格式進行存儲。當用戶瀏覽菜單的時候，ADSP-BF561通過菜品的文件名，讀取SD卡中對應的菜品的圖片，顯示在彩屏LCD上。顧客可以根據(jù)菜單進行選擇菜品進行瀏覽，菜品也可以滾動的播放。

　　顧客點餐：顧客通過瀏覽菜單菜品的圖片，選擇自己滿意的菜品，之后選擇點餐按鈕，即可以實現(xiàn)點餐功能。此外，顧客還可以通過網(wǎng)絡進行點餐和預定菜品，實現(xiàn)點餐的智能化和靈活化。

　　娛樂功能：終端提供了強大的娛樂功能，包括：聽音樂、閱讀電子書、觀看菜品制作過程視頻等等。顧客在等餐的過程中，可以通過觸摸屏選擇這些娛樂功能，緩解等餐過程中焦急的心情，也達到了放心愉快用餐的目的。

　　語音留言和播放：顧客在用餐結束后，對餐廳的反饋意見可以通過語音的形式，由麥克風輸送給音頻解碼芯片AD1836，經(jīng)過音頻A/D采樣、量化、解碼后，存儲在SDRAM中，之后通過存儲在NAND Flash中，實現(xiàn)用戶意見的保存。餐廳經(jīng)營者可以通過菜單把用戶的語音留言播放出來，根據(jù)用戶的意見。

　　網(wǎng)絡功能：系統(tǒng)擴展了LAN91C111作為網(wǎng)絡主控芯片。在軟件上，在VDK內核的基礎上移植了LWIP作為網(wǎng)絡主要結構，實現(xiàn)了TCP/IP在ADSP-BF561上的移植[4]，完成了C-S(客戶端-服務器)模型下的網(wǎng)絡Socket的建立、連接、傳輸、斷開等功能。并且，在標準的TCP/IP的基礎上，開發(fā)了應用層協(xié)議，實現(xiàn)了點餐終端與上位機電腦直接的數(shù)據(jù)的傳輸。

軟件設計

　　ADSP-BF561上實現(xiàn)的軟件通過采用VDK創(chuàng)建線程，線程之間通過信號量(semaphore)和消息(message)來傳遞信息和完成線程的同步。利用硬件標志(device flag)來完成外設和DSP的同步。利用中斷和中斷嵌套來處理DMA以及突發(fā)事件。通過對每個應用程序創(chuàng)建一個線程，用線程的優(yōu)先級和消息進行互相的調度和管理，并且，編寫ADV7183，AD1836及LAN91C111等設備的驅動，用優(yōu)先級管理中斷服務程序，調用VDK的API函數(shù)。雙核軟件結構示于圖2。

圖2  雙核軟件結構

　　程序采用了菜單結構，上電初始化后顯示主菜單，通過用戶的對觸摸屏的點擊，開始顯示二級子菜單，然后用戶可以返回上級菜單和跳轉到下級子菜單。程序最多有5級菜單，為用戶提供了一個良好的人機交互的界面。主程序流程示于圖3。

圖3  主程序流程

　　在網(wǎng)絡傳輸點餐信息方面，DSP端程序主要是在VDK內核上通過LWIP移植了TCP/IP協(xié)議簇。VDK作為一個同Visual DSP++一起發(fā)售的內核，很好地集成到了 VisualDSP++中。在VDK的基礎上，通過開發(fā)Socket服務器程序，實現(xiàn)了點餐信息的網(wǎng)絡傳輸及網(wǎng)絡點餐的功能。

　　程序的加載是指把程序固化在FLASH中，在上電后，程序能脫離開仿真器獨立的加載和運行，這一步是任何一個產品開發(fā)過程中必須做到的工作。ADSP-BF561的加載過程非常的復雜，主要分為：1、簡單程序的加載；2、單核程序的加載；3、雙核程序的加載；4、復雜的程序(雙核，程序運行在外存中)加載。VDK內核下的LWIP程序，以及視音頻的采集、編解碼等等，巨大的程序量使程序必須在外存中運行，而且必須采用雙核處理器來增加處理性能，本設計的程序加載屬于最復雜的第4類加載。在程序的加載過程中，我們從簡單的程序開始反復的試驗，逐步的了解ADSP-BF561的加載過程，通過閱讀大量的資料，與ADI的國內和國外的技術支持進行了聯(lián)系，最終解決了這個難題。

結語

　　系統(tǒng)充分利用雙核DSP-BF561的硬件資源，使得Blackfin系列DSP的音視頻處理性能得到充分的發(fā)揮。通過合理的設計了DSP外圍的器件，實現(xiàn)了音頻的采集與播放、視頻的采集與顯示、觸摸屏的互動、SD卡和NAND flash等大容量存儲器的使用。采用了VDK內核管理程序的進程，在DSP上移植了TCP/IP協(xié)議簇，實現(xiàn)了點餐信息的網(wǎng)絡傳輸及網(wǎng)絡點餐的功能。存儲在終端的菜品的海量圖片可以動態(tài)的瀏覽和播放。提供了強大的娛樂功能。顧客可以在用餐后通過終端對菜品進行語音評價。

　　采用該系統(tǒng)實現(xiàn)真正意義上的“無人智能餐廳”。

參考文獻：

[1]  高峰. ADI主打Blackfin匯聚多種處理功能[J]. 電子產品世界,2005,(23)
[2]  ADI拓展Blackfin雙核嵌入式處理架構[J]. 電子產品世界, 2005,(11)
[3]  黃存東,劉宜東. 基于Blackfin雙核處理器的音頻系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 中國科技信息,         2007,(05)
[4]  基于ADI Blackfin處理器的μClinux內核[J]. 世界電子元器件, 2006,(12)
[5]  陽富民,黃涌,涂剛. 基于ADSP-BF561的雙核通信研究[J]. 計算機工程與科學,    2007,(03)