專利名稱：客運(yùn)車站補(bǔ)票一體機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及客運(yùn)車站補(bǔ)票打印機(jī)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是涉及一種集裝有嵌入式 Linux的電子計(jì)算機(jī)和熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)于一體控制各項(xiàng)客運(yùn)車站補(bǔ)票業(yè)務(wù)的應(yīng)用技術(shù)。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)和客票打印機(jī)是客運(yùn)車站補(bǔ)票系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。目前，鐵路客運(yùn)車站一般采用"普 通PC機(jī)+Windows操作系統(tǒng)+針式打印機(jī)"的組成模式。進(jìn)行補(bǔ)票作業(yè)時(shí)，補(bǔ)票人員使用 Windows操作系統(tǒng)下面的專用軟件生成票面信息，PC機(jī)將票面數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)结樖酱蛴C(jī) 上，針式打印機(jī)將傳輸下來的數(shù)據(jù)打印出來。這種傳統(tǒng)的補(bǔ)票模式，打印出來的客票補(bǔ)票和雜費(fèi)收據(jù)采用相同的票據(jù)，管理人員每天 根據(jù)打印出來的存根單據(jù)和計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存根文件統(tǒng)計(jì)售票情況及收入情況，然后根據(jù)需要 打印不同的報(bào)表。這種傳統(tǒng)的補(bǔ)票方式主要有以下幾個(gè)缺點(diǎn)1) 補(bǔ)票業(yè)務(wù)為單機(jī)運(yùn)行，每天只能定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中心管理人員不能實(shí)時(shí)掌握補(bǔ)票 情況，特別是對(duì)于比較偏遠(yuǎn)的車站的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的實(shí)時(shí)性更差；2) 釆用普通的PC機(jī)和Windows操作系統(tǒng)，操作人員可以運(yùn)行其它與補(bǔ)票業(yè)務(wù)無關(guān)的程 序，對(duì)售票數(shù)據(jù)的安全產(chǎn)生直接影響；3) 補(bǔ)票業(yè)務(wù)中的客票補(bǔ)票單據(jù)和客運(yùn)雜費(fèi)收據(jù)為相同模式，不能區(qū)別開來。客票補(bǔ)票單 據(jù)又與窗口售票單據(jù)不同，這樣就造成了客票的不統(tǒng)一性，給檢票人員造成了檢票的 困難；4) 整個(gè)售票系統(tǒng)組成部件多而且非專業(yè)化，成本高，硬件資源浪費(fèi)較大，安裝維護(hù)復(fù)雜， 只能由專業(yè)人員進(jìn)行安裝。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的針對(duì)上述現(xiàn)狀的不足，設(shè)計(jì)出一種新型的客運(yùn)車站補(bǔ)票一體機(jī)，以安 裝裁減的Linux嵌入式ARM工控板為核心，通過GPIO與液晶屏和專用鍵盤相連，通過USART與熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)控制板相連，打印機(jī)控制板通過起上面的接口與打鄰機(jī)的傳感器、電機(jī)相連， 控制整個(gè)打印機(jī)的運(yùn)行，整個(gè)機(jī)器通過網(wǎng)絡(luò)接口與后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。將PC機(jī)主機(jī)、顯示器、 鍵盤、客票打印機(jī)繼承為一體，使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，安裝維護(hù)方便，成本低，可靠 性高。該實(shí)用新型設(shè)計(jì)出客運(yùn)車站補(bǔ)票一體機(jī)。其硬件由ARM控制板、單色液晶顯示屏、16鍵 專用鍵盤、熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)組成，軟件由嵌入式Linux和專業(yè)售票軟件組成。其中核心部分為 ARM控制板，由ARM920T系列處理器中的AT91RM9200、10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)控制器、NORFLASH、 NA,LASH、 RAM、 RS-232串行接口、 USB2.0接口、 GPIO、 RTC等組成;熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)采用自 主研發(fā)的ZT200z型制票機(jī)核心部分；液晶顯示屏采用320X240藍(lán)色背景小屏幕；按鍵為16 鍵獨(dú)立式鍵盤；液晶屏和鍵盤接口直接連接在AT91RM9200的GPI0上，由CPU直接控制其讀 寫；另外ARM控制板還預(yù)留了PC104接口，以備外擴(kuò)其它設(shè)備。該設(shè)計(jì)中的熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)打印旅客補(bǔ)票票據(jù)，與窗口售票使用相同的模式。串口可外接 針式打印機(jī)，打印原始的客運(yùn)雜費(fèi)票據(jù)，這樣將客票與雜費(fèi)收據(jù)區(qū)別開來。票據(jù)打印完后將 存根直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行姆?wù)器，服務(wù)器直接存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。該實(shí)用新型設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)1) 硬件組成簡(jiǎn)單，整個(gè)補(bǔ)票窗口僅一臺(tái)機(jī)器，代替了原來的PC機(jī)(主機(jī)、顯示器、鍵 盤、鼠標(biāo))，方便安裝、維護(hù)，而且外接的連線比較少，占用空間小。2) 采用裁減后的嵌入式Lirmx系統(tǒng)，加上專用的補(bǔ)票軟件，前臺(tái)使用單任務(wù)進(jìn)行，禁止 使用其它軟件，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；3) 補(bǔ)票終端與中心服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接，將客票存根和雜費(fèi)存根分別記錄在服務(wù)器的數(shù) 據(jù)庫(kù)中，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，便于統(tǒng)計(jì)、報(bào)表；4) 在終端的NANDFLASH中保存一份存根作為備份，防止網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，提高了 系統(tǒng)的可靠性；5) 系統(tǒng)硬件資源根據(jù)需要量身定制，充分利用系統(tǒng)資源，不會(huì)造成資源浪費(fèi)，降低了硬 件成本。


圖1為本發(fā)明組成結(jié)構(gòu)框圖圖2為本發(fā)明主控模塊結(jié)構(gòu)框圖圖3為本發(fā)明熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)模塊框圖圖4為本發(fā)明主控程序流程圖圖5為本發(fā)明熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)控制主流程圖圖6為本發(fā)明打印機(jī)串口中斷流程圖圖中1.RS-232接口， 2.USART串口， 3.(5 0， 4.10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述
圖1為本發(fā)明組成結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，本發(fā)明由主控制板、單色液晶顯示屏、16鍵專 用鍵盤、熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)組成和外掛的一個(gè)針式打印機(jī)組成。主控板為整個(gè)發(fā)明的核心部分， 控制每一部分的運(yùn)轉(zhuǎn)，監(jiān)視著每一部分的狀態(tài)，各個(gè)模塊使用不同的接口與主控板有機(jī)的連 接，其中液晶屏和按鍵通過GPIO (普通輸入/輸出端口)與主控板相連，熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)通過 UART(通用串行接口)與主控板相連，針式打印機(jī)為串行接口的針式打印機(jī)，通過RS-232串口 與主控板相連。主控板還提供10/100M自適應(yīng)網(wǎng)口與外界網(wǎng)絡(luò)相連，這樣可以連接地區(qū)中心 服務(wù)器，從服務(wù)器讀取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、操作員信息、售票權(quán)限等，并將存根數(shù)據(jù)發(fā)回服務(wù)器保存。 該設(shè)備在每次開機(jī)時(shí)，在主控板的Linux運(yùn)行起來后，會(huì)自動(dòng)加載所有外設(shè)驅(qū)動(dòng)，并檢 測(cè)各個(gè)外設(shè)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)外設(shè)狀態(tài)不正確時(shí)，就會(huì)自動(dòng)處理或報(bào)警提示人工干預(yù)，直到各個(gè) 外設(shè)的狀態(tài)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，才進(jìn)入補(bǔ)票流程；在補(bǔ)票過程中系統(tǒng)也會(huì)監(jiān)視各個(gè)外設(shè)的狀態(tài)， 一旦出現(xiàn)異常就會(huì)報(bào)警提示，從而保證補(bǔ)票業(yè)務(wù)的正確進(jìn)行。
圖2為本發(fā)明的主控模塊結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，主控板主要由AT91RM9200(CPU)、 RTC、 16K SDRAM(32位)、4M NORFLASH、 64M NANDFLASH、 RJ-45接口 、 RS-232接口 、 Modem 接口、 USB2.0接口、 GPIO (包括功能復(fù)用的UART)、 PC104接口。
豐富的板載資源提供給不同的外設(shè)，滿足不同的需要。RJ-45接口提供10/100M自適應(yīng)網(wǎng) 口，供一體機(jī)與以太網(wǎng)相連。USB2.0接口，可以使用U盤或移動(dòng)硬盤復(fù)制文件，特別是可 以將補(bǔ)票時(shí)記錄的存根文件復(fù)制出來和中心服務(wù)器里面的存根比較，看是否由于偶然因素造 成漏記存根，提高了系統(tǒng)的可靠性。RS-232接口和Modem接口可以連接一些串口設(shè)備，另 外RS-232接口還有還提供超級(jí)調(diào)試功能，將計(jì)算機(jī)的RS-232接口與主控板的該接口相連， 使用Windows下的超級(jí)終端即可連接主控板，控制系統(tǒng)的運(yùn)行，檢測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)，這樣不僅 給開發(fā)人員能提供了開發(fā)調(diào)試環(huán)境，也給維護(hù)人員提供了維護(hù)觀測(cè)窗口，判斷系統(tǒng)內(nèi)部的故 障點(diǎn)。
板上核心部分CPU為ARM920T系列處理器中的AT91RM9200，總線開放，并提供豐富的 外圍接口 (I2C 、 SPI、 7個(gè)UART、 USB)，從而簡(jiǎn)化了外圍電路，提高抗干擾能力，提高了整 個(gè)系統(tǒng)的可靠性。外圍的RS-232接口通過MAX232直接連接在CPU的UART上，Modem 口通過 MAX3243連接在CPU的UART上，實(shí)現(xiàn)232電平和TTL電平的轉(zhuǎn)換；USB2. 0接口直接連接在CPU的USB接口上；RJ-45網(wǎng)絡(luò)接口通過FC-518LSA和DM9161E與CPU湘連，實(shí)現(xiàn)不同電平的 轉(zhuǎn)換。
由CPU的系統(tǒng)總線擴(kuò)展出來的NORFLASH、 NANDFLASH、 SDRAM為嵌入式Linux和用戶程序 的運(yùn)行提供硬件平臺(tái)。嵌入式Linux是根據(jù)板上資源的需要，將內(nèi)核版本為2.4.27的Limix 裁減壓縮以后，裝入NORFLASH中，系統(tǒng)上電后，會(huì)自動(dòng)解壓NORFLASH里面的Linux,加載 文件系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件驅(qū)動(dòng)和補(bǔ)票應(yīng)用程序也保存在NORFLASH中，當(dāng)Linux運(yùn)行起來以后， 自動(dòng)加載硬件驅(qū)動(dòng)并運(yùn)行補(bǔ)票程序，在非專業(yè)人士操作下，只能進(jìn)入該補(bǔ)票界面，不能運(yùn)行 任何其它與系統(tǒng)無關(guān)的程序，以此保證該系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的唯一性，提高了系統(tǒng)的安全。
64M NANDFLASH為大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，采用NANDFLASH是由于NANDFLASH的 外圍接口與其容量無關(guān)，可以根據(jù)需要選取適當(dāng)容量。目前，該區(qū)域存放客票需要的大量點(diǎn) 陣字庫(kù)和液晶屏顯示需要的顯示點(diǎn)陣字庫(kù)，另外該存儲(chǔ)區(qū)還存放存根文件。隨著用途和業(yè)務(wù) 的擴(kuò)展，如果需要更大容量的存儲(chǔ)，只需更換大容量的芯片和對(duì)程序進(jìn)行局部的調(diào)整，無需 更改電路板，便于升級(jí)，減少后續(xù)工作量。
圖3為熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)模塊框圖。如圖所示，該部分使用的是由我們自主研發(fā)的ZT200z 型制票機(jī)的核心部分，整個(gè)打印部分分為機(jī)械和電器兩個(gè)部分，電器部分包括控制板、電機(jī)、 傳感器等，機(jī)械部分主要包括走紙機(jī)構(gòu)、印票結(jié)構(gòu)、切刀組成、碳帶走行機(jī)構(gòu)、機(jī)箱組成等， 整個(gè)熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)模塊由CPU LPC2106控制其運(yùn)轉(zhuǎn)。
開機(jī)后，CPU會(huì)讀取存放在24CL04中的參數(shù)，根據(jù)參數(shù)初始化制票機(jī)，自動(dòng)定位票紙， 并不斷采集個(gè)路傳感器的狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)判斷制票機(jī)工作是否正常， 一旦異常，就等待主控 CPUAT91RM9200發(fā)來查詢狀態(tài)命令，將狀態(tài)告知主CPU，此時(shí)，制票機(jī)只能執(zhí)行狀態(tài)查詢 命令，只有當(dāng)狀態(tài)正常后，才能執(zhí)行制票等其它命令，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而保證每張票的正 確制出。
圖4、圖5、圖6為本發(fā)明主要控制程序流程圖。圖4為主控程序流程圖，系統(tǒng)開機(jī)后， 首先初始化系統(tǒng)寄存器，啟動(dòng)Lirmx操作系統(tǒng)，并加載基本外設(shè)的驅(qū)動(dòng)，包括網(wǎng)口、USB口、 NANDFLASH、串口等外設(shè)，這樣操作系統(tǒng)就正常啟動(dòng)起來；與此同時(shí)，制票機(jī)的CPU也完 成自身寄存器的初始化，檢測(cè)個(gè)路傳感器，看制票機(jī)各部分是否正常，并將票紙定位，然后 進(jìn)入査狀態(tài)和主機(jī)通過串口傳輸下來的命令。
當(dāng)主控制板操作系統(tǒng)部分啟動(dòng)以后，就初始化制票機(jī)，和制票機(jī)聯(lián)機(jī)， 一旦制票機(jī)返回 錯(cuò)誤信息，主控板就向液晶屏發(fā)送命令，顯示當(dāng)前狀態(tài)信息，提示人工處理，直到制票機(jī)狀 態(tài)正常后再進(jìn)入下一個(gè)流程。當(dāng)制票機(jī)狀態(tài)正常后，主控板在液晶屏提示輸入工號(hào)、密碼信 息，輸入工號(hào)后，即檢查工號(hào)是否合法，如果不合法則自動(dòng)清空工號(hào)輸入?yún)^(qū)，重新輸入如 果合法，則光標(biāo)跳轉(zhuǎn)到密碼輸入?yún)^(qū)，操作人員輸入密碼后核對(duì)密碼是否正確，如果不正確， 則自動(dòng)清空工號(hào)和密碼輸入?yún)^(qū)，提示輸入錯(cuò)誤，重新輸入，驗(yàn)證正確合法后才進(jìn)入售票界面。通過這種方式保證操作人員的合法性，防止3N^人員私自制票而造成的經(jīng)濟(jì)損失。而且在工 作界面下，操作人員可以直接退出到工號(hào)密碼輸入界面，此時(shí)，只有輸入正確的工號(hào)密碼才 能進(jìn)入售票模式，這樣，保證了在操作人員暫時(shí)離開時(shí)間系統(tǒng)的安全性。
該發(fā)明提供了系統(tǒng)票號(hào)與實(shí)際票號(hào)核對(duì)功能。操作人員進(jìn)入售票界面之前，主控板向制 票機(jī)控制板發(fā)送看票號(hào)命令，提示操作人員核對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的當(dāng)前窗口的票號(hào)(顯示在液 晶屏的左上角)和該設(shè)備內(nèi)的票號(hào)是否一致，如果一致，則直接進(jìn)入補(bǔ)票流程，否則在補(bǔ)票 界面中進(jìn)行作廢票或補(bǔ)制空白票處理，保證使用的票號(hào)和后臺(tái)的票號(hào)一致。
在補(bǔ)票業(yè)務(wù)中，該發(fā)明提供了補(bǔ)客票、補(bǔ)客運(yùn)雜費(fèi)、補(bǔ)站臺(tái)票的業(yè)務(wù)，操作人員可以根 據(jù)當(dāng)前需要按照液晶屏上的提示選擇進(jìn)行何種補(bǔ)票業(yè)務(wù)，然后按照界面的提示依次輸入補(bǔ)票 需要的信息(補(bǔ)票事由、原票信息、始發(fā)站、終到站、張數(shù)等)，當(dāng)輸入完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì) 算票價(jià)，當(dāng)補(bǔ)票操作員收款確認(rèn)后，即可輸入制票確認(rèn)鍵制票。主控板收到制票確認(rèn)按鍵后 立即向制票機(jī)控制板或針式打印機(jī)發(fā)送査狀態(tài)命令，查詢制票機(jī)狀態(tài)，等待打印機(jī)返回狀態(tài)。 如果制票機(jī)返回錯(cuò)誤狀態(tài)(缺紙、缺碳帶等)，主控板將通過液晶屏顯示當(dāng)前制票機(jī)的錯(cuò)誤狀 態(tài)，并提示操作人員進(jìn)行人工處理，處理后再次査詢狀態(tài)，如果仍然不正確，則繼續(xù)提示錯(cuò) 誤并處理，如果狀態(tài)正確，程序?qū)⑦M(jìn)入下一流程，即生成票面，并打印票據(jù)。打印完畢，為 了確認(rèn)票據(jù)是否打印正確，主控板再次向制票機(jī)控制板或針式打印機(jī)發(fā)送査狀態(tài)命令，查詢 制票機(jī)狀態(tài)，等待打印機(jī)返回狀態(tài)。若制票機(jī)返回錯(cuò)誤狀態(tài)，系統(tǒng)將不能自動(dòng)判斷該票據(jù)是 否打印正確，因此主控板通過液晶屏顯示錯(cuò)誤狀態(tài)，并詢問當(dāng)前票據(jù)打印狀態(tài)，并提示操作 人員對(duì)當(dāng)前打印票據(jù)進(jìn)行處理，若操作人員選擇已正確制出，則系統(tǒng)向服務(wù)器發(fā)送打印正確 信息，記錄存根，否則就不記存根，票據(jù)處理完畢后，系統(tǒng)通過液晶屏顯示制票機(jī)錯(cuò)誤，提
示處理方法，直到制票機(jī)狀態(tài)正確。若制票機(jī)再制票完畢后査狀態(tài)就返回IE確信息，系統(tǒng)將
直接記存根，并進(jìn)入下一個(gè)補(bǔ)票流程。
在補(bǔ)票過程中，集成在系統(tǒng)內(nèi)部的熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)也起著至關(guān)重要的作用。由于兩塊通訊
的控制板距離近，受干擾小，因此，二者之間采用了高速串口通訊，速率為961200BPS ( — 般串口通訊最高速度為115200BPS)，提高通訊速度，從而提高了制票速度。圖5為該控制板 的主流程，圖6為串口中斷控制流程。熱轉(zhuǎn)印制票機(jī)控制板控制整個(gè)制票機(jī)的運(yùn)裝，檢測(cè)其 狀態(tài)，開機(jī)時(shí)先讀取制票機(jī)參數(shù)，初始化制票機(jī)，將首張票定位，然后檢測(cè)各路傳感器狀態(tài)， 一旦狀態(tài)不正確，制票機(jī)將只接收主控板發(fā)送的査狀態(tài)命令，將系統(tǒng)的錯(cuò)誤狀態(tài)報(bào)告給主控 板，以提示操作人員進(jìn)行人工處理。當(dāng)狀態(tài)正確后，制票機(jī)將進(jìn)入查狀態(tài)和等待命令的輪詢 流程，當(dāng)檢査到狀態(tài)錯(cuò)誤時(shí)又等待査狀態(tài)命令，當(dāng)狀態(tài)正確時(shí)，就可以接收任何命令，有命 令時(shí)就執(zhí)行相應(yīng)的命令，沒有命令時(shí)就査狀態(tài)從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。
為了在實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)又能接收主控板下達(dá)的命令，串口通訊采用中斷方式，如圖6所 示，這樣減少通訊上的時(shí)間開銷，盡量利用制票的空閑時(shí)間，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。中斷服務(wù)程序與主程序之間共享一塊內(nèi)存，并通過 來傳遞命令狀態(tài)，當(dāng)中斷接收到命令并確認(rèn)正 確后，就將參數(shù)置位，通知主控程序執(zhí)行命令，當(dāng)主控程序執(zhí)行完成并返回執(zhí)行結(jié)果后，就 將參數(shù)清除，通知中斷服務(wù)程序可以接收下一個(gè)命令，從而保證在接收到命令后立即執(zhí)行和 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
權(quán)利要求1. 一種客運(yùn)車站補(bǔ)票一體機(jī)，其特征是以安裝裁減的Linux嵌入式ARM工控板為核心，通過GPIO與液晶屏和專用鍵盤相連，通過USART與熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)控制板相連，打印機(jī)控制板通過起上面的接口與打印機(jī)的傳感器、電機(jī)相連，控制整個(gè)打印機(jī)的運(yùn)行，整個(gè)機(jī)器通過網(wǎng)絡(luò)接口與后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種集嵌入式Linux的工控計(jì)算機(jī)和熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)于一體的票據(jù)打印機(jī)。主控模塊核心采用ARM920T的AT91RM9200微處理器，通過總線外擴(kuò)FLASH和RAM，安裝裁減的Linux。在CPU外圍擴(kuò)展RJ-45、RS-232、Modem和USB接口，使其能夠聯(lián)網(wǎng)、接入其它外設(shè)，通過GPIO外擴(kuò)液晶屏和專用鍵盤，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)采用自ZT200z型制票機(jī)的核心部分，通過USART接口與主控板通訊。
文檔編號(hào)G07B1/00GK201126594SQ20062016011
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者進(jìn) 劉, 宏 史, 利 姜, 康增健, 凱 方, 李健民, 沈海燕, 王增軍, 王曉冬, 鄧勝江 申請(qǐng)人:北京經(jīng)緯信息技術(shù)公司