自動售貨機(jī)ARM方案解析
目前，隨著市場上商業(yè)自動化的不斷普及與發(fā)展，自動售貨機(jī)已經(jīng)成為商業(yè)自動化最典型的應(yīng)用之一，近幾年來以爆發(fā)式的增長速度出現(xiàn)在大街小巷和人流密集的公共場所之中，確實給人們的日常消費(fèi)提供了很多便利。自動售貨機(jī)已經(jīng)成為繼百貨商店和超市后又一高速發(fā)展的大規(guī)模商業(yè)化零售模式。
一個行業(yè)高速發(fā)展，得益于市場前景的巨大潛力，同時也離不開技術(shù)實現(xiàn)的逐漸普及。近些年隨著自動售貨機(jī)市場需求量的增加，已有很多廠商開始進(jìn)行自動售貨機(jī)的設(shè)計與研發(fā)，目前市面上已經(jīng)有很多自動售貨機(jī)整機(jī)供應(yīng)商和方案提供商。飛凌的小編對自動售貨機(jī)的方案實現(xiàn)進(jìn)行了一些資料的整理，對大家進(jìn)行一個基本的介紹，方便想要進(jìn)行自動售貨機(jī)開發(fā)的廠商進(jìn)行參考。
首先，我們從自動售貨機(jī)的組成說起。拿最常見的飲料自動售貨機(jī)舉例，自動售貨機(jī)主要由機(jī)體外殼，整機(jī)電源，照明系統(tǒng)，支付系統(tǒng)，商品貨道，制冷系統(tǒng)，交互面板和主控系統(tǒng)構(gòu)成。
機(jī)體外殼：構(gòu)成自動售貨機(jī)結(jié)構(gòu)主體的金屬外殼，帶有商品展示窗和取物口
整機(jī)電源：具備穩(wěn)壓、變壓分配以及抗干擾防漏電等功能的為內(nèi)部設(shè)備供電的電源部分
照明系統(tǒng)：為樣品展示窗口提供照明，一般為LED燈帶
支付系統(tǒng)：自動售貨機(jī)支付有多種方式，如現(xiàn)金支付、掃碼支付、銀行卡支付、銀聯(lián)云閃付等，這里我們重點介紹現(xiàn)金支付，現(xiàn)金支付一般由紙幣器、硬幣器、找零器三部分組成。紙幣器負(fù)責(zé)紙幣的吸入，識別，辨真；硬幣器負(fù)責(zé)硬幣的吸入，識別，辯真；找零器負(fù)責(zé)進(jìn)行給用戶吐出零錢找零，目前市面上大多數(shù)自動售貨機(jī)的找零器都是硬幣找零器，很少見到紙幣找零器，小編在網(wǎng)上查閱后了解到，目前紙幣找零器也是存在的，可能是因為紙幣找零器成本較高外加體積較大等原因?qū)е逻€未普及。需要注意的是自動售貨機(jī)有自己專用的通訊協(xié)議，紙幣器、硬幣器、找零器以及主控系統(tǒng)這些都需要遵從這個協(xié)議，目前國內(nèi)普遍采用歐美標(biāo)準(zhǔn)“MDB”協(xié)議和日韓“VCCS”協(xié)議，其中采用歐美“MDB”協(xié)議的更多一些。相同協(xié)議的設(shè)備具有通用性，安裝尺寸和接插方式都是一樣的
商品貨道：主要負(fù)責(zé)商品的存放和出貨，貨道有不同的形式，有最常見的彈簧螺旋貨道、履帶貨道，也有相對復(fù)雜的S形堆積貨道，還有集群的格子柜。每種貨道適合的商品與功能都不相同。彈簧螺旋貨道最為常見，結(jié)構(gòu)簡單，可擺放儲存多種結(jié)構(gòu)的商品，缺點是瓶裝飲料容易卡貨，擺放貨品時較麻煩。履帶貨道比較適合放置可以立穩(wěn)的商品，如盒裝牛奶、盒飯、易拉罐、香煙等，缺點是不能放置無法站立的商品，且擺放商品時比較耗時。S形堆積貨道則是為飲料自動售貨機(jī)專門設(shè)計的一種貨道，可以售賣各種瓶裝與罐裝的飲料，飲料在貨道里面羅列堆積，儲存量非常大，依靠飲料自身的重力下滑出貨，不會卡貨，且補(bǔ)貨方便，出貨口由電磁機(jī)構(gòu)控制。缺點就是因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以設(shè)計與制造難度較大，且成本較高。多門格子柜是一種集群式的柜體結(jié)構(gòu)，每個格子都有單獨(dú)的閥門和控制，但是這種形式空間利用率較低，放置商品數(shù)量較少。
制冷系統(tǒng)：根據(jù)商品貯存條件或口感需求進(jìn)行儲存柜的溫度制冷或恒溫的系統(tǒng)，不是必須部分。
交互面板：自動售貨機(jī)選擇商品一般是按下商品下面對應(yīng)的實體按鈕，后續(xù)隨著商業(yè)多元化的廣告需求和支付寶與微信等網(wǎng)絡(luò)支付功能的需求，市面上陸續(xù)出現(xiàn)了很多可以利用觸摸屏進(jìn)行產(chǎn)品選擇及掃碼支付的交互面板，更有一些帶大尺寸HDMI屏的自動售貨機(jī)，可以在播放一些多媒體廣告，在提高人機(jī)交互體驗的同時更增加了自動售貨機(jī)當(dāng)作廣告機(jī)使用的附加值。同時隨著掃碼支付、銀行卡支付等多元化支付手段的普及，自動售貨機(jī)已經(jīng)從本地不聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸仨氁新?lián)網(wǎng)功能，交互面板可同時負(fù)責(zé)聯(lián)網(wǎng)功能。
主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制本地支付系統(tǒng)，收到支付成功的信息后控制貨道電機(jī)進(jìn)行出貨，完成整個業(yè)務(wù)邏輯。自動售貨機(jī)的主控系統(tǒng)可用PLC，AT主板、STM32或ARM主板等架構(gòu)設(shè)計。需要注意的是，隨著ARM技術(shù)的不斷發(fā)展，實際上一塊ARM主板就可以完成交互面板和主控系統(tǒng)的功能，但是根據(jù)自動收貨機(jī)實際結(jié)構(gòu)需求和后期維護(hù)方便考慮，現(xiàn)在市面大部分公司還是采取交互面板和主控系統(tǒng)分開的形式
下面小編就用一個交互面板和主控系統(tǒng)都基于ARM架構(gòu)的實際案例進(jìn)行自動售貨機(jī)方案實現(xiàn)的說明。
交互面板：
處理器：Samsung Cortex-A9 四核S5P4418
主頻：4*1GHz
內(nèi)存：1G DDR3
存儲：8G EMMC
操作系統(tǒng)：Android 5.1
高清解碼：支持1080P高清分辨率
有線網(wǎng)絡(luò)：1路10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)口
無線網(wǎng)絡(luò)：1路4G全網(wǎng)通模塊
GPS：可選，用于自動售貨機(jī)的定位
攝像頭：1路，采用DVP攝像頭，可以對自動售貨機(jī)前方進(jìn)行攝像，并上傳給后臺，保護(hù)自動售貨機(jī)和商品安全
USB：3路，1路OTG用于系統(tǒng)燒寫；1路HOST用于LVDS屏的觸摸板；1路用于擴(kuò)展4G通訊模塊
UART：1路，用于與主控系統(tǒng)通訊
SD卡：預(yù)留1路SD卡槽，方便本地數(shù)據(jù)存儲和導(dǎo)出
HDMI 輸出：1路，大尺寸HDMI顯示屏，用于多媒體播放
LVDS輸出：1路，帶觸摸，用于人機(jī)交互
音頻輸出：支持左右聲道輸出，內(nèi)置功放
下面進(jìn)行各功能參數(shù)的詳細(xì)分解
首先處理器我們選擇了Samsung的S5P4418，這是Samsung目前在ARM處理器市場主推的一款處理器，非常適合商業(yè)電子使用，其主頻高達(dá)四核1GHz，同時出色的運(yùn)行穩(wěn)定性與產(chǎn)品可靠性也是非常適合應(yīng)用在自動售貨機(jī)這種會7*24小時連續(xù)工作的設(shè)備中的。
為了更方便的進(jìn)行自動售貨機(jī)交互面板的開發(fā)，我們選擇飛凌嵌入式出品的FET4418核心板作為交互部分的核心。飛凌FET4418核心板將S5P4418處理器功能引腳全部引出，搭載1G DDR3內(nèi)存和8G EMMC存儲，可以非常流暢的運(yùn)行Android系統(tǒng)，提供優(yōu)秀的人機(jī)交互體驗，更便于聯(lián)網(wǎng)支付系統(tǒng)的開發(fā)。參考飛凌制式底板可以快速設(shè)計出交互面板主板。
顯示方面，該交互面板支持雙屏顯示，一路HDMI高清大屏，負(fù)責(zé)播放多媒體廣告，配合音頻輸出的內(nèi)置功放可以使自動售貨機(jī)具備廣告機(jī)的功能，另外FET4418核心板強(qiáng)大的多媒體能力可以輕松播放1080P高清視頻，使廣告機(jī)功能大放異彩。同時一路LVDS高清觸摸屏當(dāng)作人機(jī)交互界面，基于Android系統(tǒng)操作界面更加親切，交互過程輕松流暢，可以使用戶有非常好的人機(jī)交互體驗。
通訊方面，支持一路10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)，用來與運(yùn)營后臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在沒有有線網(wǎng)絡(luò)的場所也可以選擇使用4G無線通訊，可以不受任何局限的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營后臺，完成自動售貨機(jī)本地與運(yùn)營后臺的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)掃碼，支付，運(yùn)維的功能。比如用支付寶或微信進(jìn)行支付，在本地生成一個二維碼，用戶掃碼付款后運(yùn)營后臺會將到款信息傳輸給本地，則可以彈出商品完成交易。也可以用來把機(jī)器運(yùn)行的一些狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺，這樣后臺就可以隨時查詢到機(jī)器的運(yùn)行，機(jī)器是否出現(xiàn)故障、商品是否需要補(bǔ)充等，極大的減少了盲目巡檢的人力。
其他一些輔助功能接口可以預(yù)留，也可使用，比如GPS模塊，可以查詢與定位自動售貨機(jī)的位置，而SD卡可以存儲備份一些本地數(shù)據(jù)，需要時可以將本地數(shù)據(jù)拷出，攝像頭則可以監(jiān)控并追溯自動售貨機(jī)的安全。
主控系統(tǒng)：
主頻：528MHz
內(nèi)存：256MB
存儲：256MB
操作系統(tǒng)：Linux3.14
USB：1路，連接紅外模塊，進(jìn)行掉貨檢測
GPIO：≮30路，用于商品選擇按鈕和控制貨道電機(jī)
UART：5路，用于連接紙幣器，硬幣器，找零器，刷卡器等，一路用于與交互面板連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信
和交互面板一樣的，主控系統(tǒng)我們?nèi)匀贿x擇成熟的核心板方案，這里我們選用了飛凌出品的FETMX6UL-C核心板，此核心板基于NXP的i.MX6UL處理器設(shè)計，提供非常豐富的串口與GPIO資源，同時處理器自帶ISO7816第三方認(rèn)證加密接口，連接銀聯(lián)卡刷卡器等交易更安全。
控制方面，至少30路的IO可以滿足商品選擇按鈕和多貨道的微電機(jī)控制。
支付方面，處理器原生支持最大8路串口，接口豐富，使用串口通過轉(zhuǎn)換MDB協(xié)議或VCCS協(xié)議后用來連接紙幣器，硬幣器、找零器和刷卡器等，方便易用。
可以說，使用ARM作為自動售貨機(jī)的交互面板和主控系統(tǒng)可以使您的自動售貨機(jī)具有更好的多媒體展示形式，更流暢的人機(jī)交互體驗方式，更優(yōu)秀的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸條件，更強(qiáng)勢的市場競爭優(yōu)勢，而這些都是現(xiàn)在自動售貨機(jī)發(fā)展的主流趨勢。如果您正考慮設(shè)計一款自動售貨機(jī)，不妨考慮選用ARM架構(gòu)！而飛凌嵌入式可以為您提供完善的ARM方案與產(chǎn)品！
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