1 绪论 机子的性能获得大幅度的提升；此外，ARM9处理器集成度比单片机和ARM7更高，接口也更丰富，故整个系统不仅可以节省许多外设驱动，降低外设驱动成本，而且整个系统的集成度更高，提高机子稳定性。采用ARM9作为处理器，尽管其性能比采用高配置PC机差一些，但是ARM9处理器的运算速度已经可以满足市场上绝大部分客户的需求，而且整体成本大幅度降低，相对而言其性价比更高。
本文的收款保险箱系统处理器采用Atmel公司的ARM9系列AT91RM9200，操作系统采用带MMU(Memory Management Unit)内存管理单元的嵌入式Linux系统[2]。通过ARM和Linux操作系统的完美结合，它具有统一的编程接口，有强大的网络功能、文件及数据库等支持，采用图形用户界面使人机交互更加人性化，因此可以比较方便、快速地开发出通用的、功能强大的、易于移植和扩展的应用软件[3]。
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西安科技大学硕士学位论文
2 收款保险箱总体设计方案
2.1 功能需求分析
本收款保险箱系统应用的场所主要是大型超市、百货商场、宾馆和医院等。本系统由使用单位、保全公司和银行三方合作，系统使用安全层级定义如下：
●员工等级：一般员工使用，仅供存款使用，报表打印一式两份；
●主管等级：管理员（财务员）使用，总计报表打印使用，一式两份；管理员确认； ●维护等级：收钞机、存款打印机、日志打印机等日常保养或故障排除时使用； ●保全等级：运钞人员使用，仅供保险箱开启更换钞箱，同时报表打印一式三份； ●银行等级：唯一拥有钞箱钥匙者。 系统主要功能需求如图2.1所示：
人机交互功能触摸屏收钞验钞功能收钞机验钞机存储钞票功能存款箱数据存储功能工号日期时间存款金额取款金额信息打印功能员工存款信息财务报表信息保全取出钞箱信息网页浏览功能员工存款信息浏览财务报表信息浏览保全取出钞箱信息浏览故障提示功能存款打印机故障提示日志打印机故障提示收钞机故障提示故障报警功能存款打印机故障报警管理员卡确认前报警日志打印机故障报警保险箱被非法打开报警存款打印机故障报警
图2.1 收款保险箱功能需求图
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2 收款保险箱总体设计方案 (1) 人机交互功能：实现人机交互功能，使得用户操作方便、快捷； (2) 收钞验钞功能：收款保险箱其最基本的功能是能够收钞验钞功能；
(3) 存储钞票功能：在某些场合中，柜台前端涉及到员工的交接班，为了防止现金流失，本系统需要具有安全可靠的存储钞票功能；
(4) 数据存储功能：收款保险箱具有员工存款信息、财务报表信息、保全取出钞箱信息，这些信息需要记录工号、日期、时间、存款金额、取款金额等相关数据；
(5) 信息打印功能：收款保险箱涉及员工存款信息、财务报表信息、保全取出钞箱信息，为了核实现金需要有打印凭条功能；
(6)网页浏览功能：通过网页的方式浏览收款保险箱存储的数据，如浏览员工存款信息、财务报表信息、保全取出钞箱信息等；
(7) 故障提示功能：当收款保险箱出现故障时，需要有一些故障提示功能，便于维护人员对系统快速维护；
(8) 故障报警功能：在存款打印机出现故障、日志打印机出现故障、收钞机出现故障等情况下，蜂鸣器报警，提示工作人员系统出现故障；在管理员卡确认前和收款保险箱被非法操作情况下，蜂鸣器报警，防止系统被非法操作。
2.2 硬件整体框图及设计方案
2.2.1 嵌入式系统的开发流程
嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心，面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁剪的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统[4,5]。
当前，嵌入式开发已经逐步规范化，在遵循一般工程开发流程的基础上，嵌入式开发有其自身的一些特点，嵌入式系统开发的一般流程包括系统需求分析(要求有严格规范的技术要求)、体系结构设计、软硬件及机械系统设计、系统集成、系统测试，最后得到最终产品[6]。
嵌入式系统开发的一般流程图如图2.2所示：
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系统需求分析体系结构设计机械系统设计硬件设计软件设计系统集成系统测试最终产品 图2.2 嵌入式系统开发流程图
(1) 系统需求分析。确定设计任务和设计目标，并提炼出设计规格说明书，作为正式设计指导和验收的标准。系统的需求一般分功能性需求和非功能性需求两方面。功能性需求是系统的基本功能，如输入输出信号、操作方式等；非功能需求包括系统性能、成本、功耗、体积、重量等因素。
(2) 体系结构设计。描述系统如何实现所述的功能和非功能需求，包括对硬件、软件和执行装置的功能划分，以及系统的软件、硬件选型等。一个好的体系结构是设计成功与否的关键。
(3) 硬件/软件协同设计。基于体系结构，对系统的软件、硬件进行并行设计，可以缩短产品开发周期。嵌入式系统设计大部分工作是集中在软件设计上，现代软件工程经常采用的方法是面向对象技术、软件组件技术和模块化设计。
(4) 系统集成。把系统的软件、硬件和执行装置集成在一起，进行调试，发现并改进单元设计过程中的错误。
(5) 系统测试。对设计好的系统进行测试，看其是否满足规格说明书中给定的功能要求。
(6) 最终产品。系统测试无发现问题后，就可以生产出最终的产品。
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2 收款保险箱总体设计方案 2.2.2 硬件的整体设计
本系统的硬件设计按功能需求进行分析，系统的硬件结构分为以下几个部分： (1) 微处理器：收款保险箱硬件设计的核心是微处理器，微处理器的选择决定了整个平台的性能。通过国内外的研究现状分析，本系统选用 ATMEL公司的AT91RM9200作为核心处理器[7]，它是基于ARM及Thumb的 ARM920T（核）微控制器，工作于 180MHz时性能高达200MIPS(Million Instructions Per Second)。它带有MMU，支持SDRAM、静态存储器、Burst Flash、Compact Flash、Smart Media以及NAND Flash，具有高性能、低功耗、低成本、小体积等优点。而且AT91RM9200处理器具有4个32位的PIO控制器，为本系统需要的多个外围接口解决了难题。AT91RM9200微处理器是一个用途广泛的通用芯片，它内部集成了微处理器和常用外围组件，具有更高性价比的特点，为工业控制领域嵌入式系统提供优秀的解决方案；
(2) 显示模块：从收款保险箱系统的人机交互功能需求，本平台使用7寸的TFT-LCD触摸屏，这样就不需要键盘或鼠标等外设和平台进行交互，人机交互简单便捷；
(3) 收钞模块：根据收款保险箱需要收钞、验钞、存储钞票功能，本平台选用的一款WBA-BNF型收钞机，该收钞机可接收50、100元人民币，纸币识别率高，接收率不低于96%，同时可以容纳2000张人民币。
(4) 打印模块：根据打印功能需求，本系统使用两台打印机，一台是日志打印机，简要打印员工存款数据。一台是存款打印机，打印员工存款信息、财务报表信息、保全取出钞箱信息；
(5) IC卡模块：由于本系统涉及到的员工、财务人员、保全人员和维护人员等不同身份的人，需要选择一种介质来识别身份，本平台选择IC卡方式来识别身份，以执行不同的权限；
(6) 电源模块：由于本系统是嵌入式系统，具有低功耗功能，一般的芯片、电路工作电压比较低，电源输入端选择24V就可以提供所需的工作电压了。通过电压转换芯片对24V电压进行转换，转换为各个芯片、电路所需电压；
(7) 存储模块：由于AT91RM9200处理器内部的存储容量相对比较小，作为一个嵌入式系统，需要烧写Linux操作系统和应用程序，因此仅仅靠微处理器来存储操作系统和应用程序那是远远不够用的。一般而言，微处理器外部扩展存储器。本平台选择32MB SDRAM ，16MB NOR FLASH 和128MB NAND FLASH。操作系统存储在NOR FLASH中，而应用程序存储在板载大容量NAND FLASH中；
(8) 网口模块：根据功能需求，要通过网页浏览的形式访问收款保险箱的相关数据信息。因此，需要一个网络接口。收款保险箱的网口与PC机网口通过网线相连，可以
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