新型无线点菜系统的研究与设计

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新型无线点菜系统的研究与设计StudyandDesignOfANewWirelessMealOrderSystem(南京工业大学)鹿存波邓飞贺赵龙章LUCun-boDENGFei-heZHAOLong-zhang摘要:本文介绍了无线点菜系统的整体设计方案,着重对基于ARM9和嵌入式Linux的无线点菜终端进行硬件设计和内核移植。并且首次提出了一套厨房排菜调度算法,对接收的菜单数据进行处理,从而达到合理优化排菜顺序,节省人力,提高效率,提高顾客满意度的目的。关键词:点菜系统;ARM;嵌入式Linux操作系统;调度算法中图分类号:TP311文献标识码:AAbstract:Thewholedesignofwirelessmealordersystemisintroducedinthispaper.Thepapermainlydesignsthehardwareofor-derterminalandmakesLinuxkerneltransplanted.ItfirstlypresentsthekitchenservingschedulerAlgorithm,inordertooptimizetheorderofserving,economizethemanpower,advancetheefficiencyandheightenthesatisfactionofclients.Keywords:mealordersystem;ARM;embeddedLinuxOS;servingschedulerarithmetic文章编号:1008-0570(2010)07-2-0071-03

引言试想有一个上百张餐桌、几十名厨师和配菜人员的大型餐厅,在用餐、点菜的高峰时期,平均每分钟有15张的点菜单先后送入厨房,每张菜单有8个菜,那么厨房如何客观合理的安排这每分钟120道菜的制作顺序,并保证顾客的满意度,便成了一个复杂而值得研究的问题。中国餐饮业传统的方法是将手写的点菜单(带复印纸的三联单、五联单),递交给厨房后,凭借厨房工作人员的经验对出菜顺序进行人工调度。假如面对上述情况下庞大的信息量,人工的调度难免出错,更不用说排菜顺序的优化。无线电子点菜系统的出现使厨房的排菜调度优化成为了可能。因为无线点菜终端发送的菜单不仅具有即时性,还具有可运算性的特点。可遗憾的是,现有的无线点菜系统产品仅强调将菜单无线发送与接收,省去了手写、递交和统计的时间,但在厨房处采用打印机打印菜单的形式,使得后续的排菜调度依然是传统的人工调度。一些文献也只是在系统技术设计的层面上进行探讨。本文本着充分利用先进的技术手段,优化与变革业务流程的思想,在介绍一整套的无线点菜系统设计方案中,着重对基于ARM9和嵌入式Linux的无线点菜终端进行设计。并且在充分调研与传统经验的基础上首次提出一套完备的调度算法,该算法可以使得厨房安排上菜的顺序最优化。1系统的整体设计本文图1给出了无线点菜系统的整体结构和工作流程。顾客点餐时,服务员利用无线点菜终端进行下单。信息通过无线接入点接入有线网络,再由路由器将信息发送到各职能系统(收银、财务,库存,传菜等)和服务器。调用服务器中的数据库和排菜调度算法对数据进行分析,然后将排列好优先级的桌号、菜单、菜名和物料清单发送到各厨房显示终端。对于上完所有菜的桌号和菜单,系统将自动从算法将其清除。客人用餐完毕,收银台对其菜单自动打印,以及自动计算并打印出其结算帐单。

图1系统的整体结构和工作流程图2无线点菜终端的设计2.1硬件设计无线点菜终端的硬件部分主要分为3个模块:主控模块,LCD/触摸屏模块,无线通信模块,如图2。(1)主控模块设计是硬件设计的核心,其主要包括电源电路、时钟电路、复位电路、存储模块电路、串行口电路、LCD接口等。本文的处理器采用三星公司基于ARM920T内核的S3C2410。存储模块包括两块并联的32M字节SDROM,NORFlash选用SST公司2M节的SST39VF160,NANDFlash选用三星64M字节K9F1208。(2)本系统主控模块的处理器S3C2410内置了LCD控制器。本文选用三星256K色240x320/3.5英寸TFT液晶屏,带触摸屏。(3)无线通信模块采用Nordic公司的单片高速无线收发芯鹿存波:硕士研究生71--技术创新《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2010年第26卷第7-2期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》嵌入式系统应用片nRF903作为控制芯片。nRF903的高频电感滤波器、振荡器等全部内置,外围元件少;工作频率稳定,为国际通用的ISM频段433/868/915MHz;功耗极低,适合便携及手持产品的设计。它与S3C2410之间通过串口连接。

图2硬件构成框图2.2软件设计无线点菜终端的软件包括两方面:嵌入式linux操作系统的移植和基于Qt/Embedded图形界面应用程序的开发。(1)嵌入式linux操作系统的移植移植工作主要包括4步:建立交叉编译环境,移植引导程序,编译内核,生成根文件系统。交叉编译工具主要由gcc,binutils和glibc这几部分组成。由于重新建立一个交叉编译工具链比较复杂也没有任何意义,所以本文使用已经做好的工具链。因此建立交叉编译环境的过程实际就是对工具包cross-3.3.2.tar.bz2解包的过程。本文移植的Bootloader是韩国Mizi公司开发的vivi。首先在根目录下创建一个armsys2410目录,对vivi_armsys.tgz执行解压命令。解压完成后进入vivi_armsys。执行命令makemenuconfig,然后选择“LoadonAlternateConfigurationFile”菜单,再写入arch/def-configs/smdk2410,进行vivi的裁剪。执行make命令进行编译,在vivi_armsys目录下生成vivi二进制文件。最后将其烧写到Flash。内核的编译通过命令makemenuconfig进行内核的配置;通过命令makedep建立依赖关系;通过命令makezImage建立内核。得到Linux内核压缩映像zImage。最后通过vivi命令提示模式下使用下载命令,将压缩映像文件zImage装载到flash存储器中。Linux支持多种文件系统。cramfs是LinusTorvalds撰写的只具备最基本特性的文件系统。本文使用mkcramfs工具对主机里已有cramfs文件系统进行制作和压缩。最后也要烧写到flash的相应部分。(2)应用程序的开发Qt/Embedded是一个为嵌入式设备上的图形用户接口和应用开发而订做的C++工具开发包。其具有面向对象、跨平台和界面设计方便美观等优点,已得到了广泛的应用。首先应建立Qt/Embedded的开发环境,也就是对tmake,Qt/Embedded安装包和Qt的X11版安装包的安装。然后交叉编译Qt/Embedded的库,以供应用程序使用。接下来就可以利用Qt图形编辑器进行应用程序的编写了。最后将应用程序编译调试链接成可以在硬件平台上运行的二进制目标代码,可以通过串口将其传送到根文件系统的目录下。3厨房排菜调度算法的提出大型的餐馆都会根据菜品的类别,把厨房细分为冷菜间,热菜间,面点房等,各自相对独立。系统可预先在服务器的数据库内定义好菜品的大类,在接收到菜单后现将菜以制作间为类别进行子菜单划分,以便于最后发送给不同的制作间。本文算法的研究,主要针对同一制作间菜品的排菜顺序,因此选择最具代表性的热菜间做讨论。至于要发送到其他制作间的菜单,处理的算法是一样的,此处不予考虑。首先,本文认为厨房排菜调度的目的是合理分配出不同餐桌之间以及同一餐桌不同菜之间的出菜顺序,即优先级;原则是“先给最应该上菜的桌上菜”,“再给这桌上最该先上的菜”。算法的核心分为两部分:第一是系统接收到一份菜单时就计算出同一张菜单中不同菜的优先级。第二是计算不同菜单之间的优先级。算法的工作流程如图3:

图3算法的工作流程图3.1确定同一菜单中不同菜的优先级这一步是当每一个客人下单后就立刻可以确定的。因为菜单里的每一道菜,都包含着可以事先预测和定义的信息。例如,菜品的原料清单明细,配菜时间,加工时间,单人享用消耗的时间等等。这些信息都可以预先定义在数据库中,以备调用。一道菜首先要经过配菜员的准备,然后是厨师的加工,最后是顾客的享用。于是比较同一菜单中不同菜的优先级,本文的原则是让顾客可以在最短的时间获得食物,利用顾客享用食物的时间为其准备下一道菜。因此,就要考虑每一道菜的准备时间,加工时间和这道菜被单人享用完毕消耗的时间。本文的方法是:①比较每道菜配菜和加工的时间和,最小的优先级最高;②若配菜和加工的时间和相等,则再单独比较配菜时间,最小的优先级最高;③若配菜时间相等加工时间也相等,则比较这道菜被单人享用完毕消耗的时间,最大的优先级最高。例如,如表1所示的一份菜单中,经排列这张菜单中四道菜的优先级为:菜3>菜1>菜2>菜4。表1菜单

3.2确定不同菜单的优先级这一步就是对不同客人的菜单在当下时间进行优先级的比较。对于不同菜单的优先级,本文考虑的影响因素主要有:因素1客人下单的先后顺序因素2此时距客人上一道菜的时间因素3已上菜数占客人点菜总数的百分比因素4客人是否催菜因为随时会有新的客人产生新的菜单,或者给其中一桌准备好一道菜后,这些菜单的影响因素的值变化了,从而导致他们的优先级可能就会发生变化,因此这一步的计算是动态连续的。72--邮局订阅号：82-946360元/年技术创新嵌入式系统应用

《PLC技术应用200例》您的论文得到两院院士关注实际中可以设计当厨房准备好一道菜后,通过按键给系统一个的反馈信号,系统就应重新调用算法,将现有的菜单数据进行重新排列,对于已经上完所有菜的菜单,在运算中进行清除。这一部分本文采用的比较方法是先量化每张菜单的各因素等级,再用因素等级乘以其权重,最后比较大小。首先,根据以上的每种因素的具体参数,进行等级的划分。例如设定下单的第1名到第3名为等级5,下单的第4名到第6名为等级4,下单的第7名到第9名为等级3等。设定距离此单的客人上一道菜的时间大于20分钟的为等级5,15至20分钟的为等级4,10至15分钟的为等级3等。设定催菜在因素2大于10分钟可以接收,3次以上为等级5,2次为等级4,1次为等级3。当然,根据实际情况的不同,可以划分的更为细致。本文等级界定划分如图5。然后,是各因素权重的设定。这项工作是要建立在大量的调研统计工作的基础上才能得到符合实际的权重的。实施的方法就是对大量有经验的厨房工作人员进行调研,对各因素的重要性进行两两比较。在进行大量的统计后可以得出四个因素的权重。本文在此为论述方便,设4个因素的权重分别为:15%,40%,20%,25%。综合上述等级的划分和权重的设定,得到表2:表2等级划分和权重设定表

例如:假设有如下四批客人的菜单:桌号1:第2个下单,距上一道菜已过3分钟,已上30%的菜,没有催菜;桌号2:第5个下单,距上一道菜已过13分钟,已上60%的菜,没有催菜;桌号3:第8个下单,距上一道菜已过10分钟,已上60%的菜,催菜1次;桌号4:第10个下单,距上一道菜已过6分钟,已上10%的菜,没有催菜;则,桌号1的优先级=5*15%+1*40%+4*20%+0*25%=1.95桌号2的优先级=4*15%+3*40%+2*20%+0*25%=2.2桌号3的优先级=3*15%+3*40%+2*20%+3*25%=2.75桌号4的优先级=2*15%+2*40%+5*20%+0*25%=2.1所以,优先级为:桌号3>桌号2>桌号4>桌号1。4结语基于ARM和Linux的无线点菜系统作为嵌入式系统的一个典型应用,使得餐饮行业在企业形象、工作效率、管理水平、成本控制上都有所提高。由于其发送数据的即时性和可运算性的特点,使得厨房排菜的调度可以通过算法来即时实现。本文的提出也正是希望中国餐饮业的信息化可以更加高效。然而信息化的前提不仅是技术手段,更需要餐饮行业的管理水平与理念的提升以及全方位标准化的操作。本系统有望在实际运用中得到完善以及推广。本文作者创新点:首次利用无线点菜数据的即时与可运算性,提出了厨房排菜调度算法。设计了基于ARM与Linux的无线点菜终端,同时也设计了系统的整体方案。参考文献[1]孙琼编著.嵌入式Linux应用程序开发详解[M].北京:人民邮电出版社,2006:153-165[2]白瑞林,张道.可移植嵌入式文件系统的设计与实现[J].计算机工程,2008,34:249[3]李战明,龚思远,陈若珠.基于uClinux系统MiniGUI的移植研究[J].微计算机信息,2007,23(11):40-42.作者简介:鹿存波(1984-),男(汉族),江苏人,南京工业大学硕士研究生,主要从事嵌入式系统方面的研究;赵龙章(1961-),男(汉族),教授,硕士生导师,主要研究方向:电力系统自动化。Biography:LUCun-bo(1984-),Male(han),JiangSuProvince,graduatestudent,NanjingUniversityofTechnology,Researcharea:EmbeddedSystems.(210009南京南京工业大学)鹿存波邓飞贺赵龙章(NanjingUniversityofTechnology,,Nanjing210009,China)LUCun-boDENGFei-heZHAOLong-zhan通讯地址:(210009江苏省南京市新模范马路5号南京工业大学209信箱)鹿存波(收稿日期:2009.08.20)(修稿日期:2009.11.20)(上接第67页)本文作者创新点:成功的将改进的D-S证据理论应用到ETC系统中,并且对其进行仿真,提高了融合识别的可靠性和有效性。参考文献[1]黎培兴,川明忠等.感应式IC卡路桥不停车收费的完美实现[J].工业工程.1998,1(2):53-56.[2]DempsterAP.UpperandLowerProbabilitiesInducedbyaMultivaluedMapping[J].AnnalsofMathematicalStatistic,1967,38(2):325-339.[3]BraunJJ.Dempster-shafertheoryandbayesianreasoninginmultisensordatafusion[J].InSensorFusion:Architectures,Algo－rithm,andApplicationIV,BelurV.Dasarathy,ProceedingsofSPIE,2000,4051:255-266.[4]李炯,雷虎民,刘兴堂.一种D-S证据理论的改进方法及其在目标识别中的应用[J].探测与控制学报.2007,29(1):76-79.[5]孙颐,杨杰,梅永国.信息融合工程数据库管理系统的设计与实现[J].红外与激光工程.2001,30(5):343.[6]何红丽,张元.多源信息融合技术在ETC系统中的应用[J].微计算机信息(嵌入式与SOC).2007,23(11-2):42-43.[7]白浩.高速公路不停车收费系统的研制[D].河南:郑州大学,2006:6-18.作者简介:张远智(1985-08-17),男(汉族),辽宁大连,辽宁工程技术大学,硕士研究生,研究方向:嵌入式与单片机;任晓奎(1965)男(汉族),辽宁阜新,辽宁工程技术大学,副教授,研究方向:矿山通信。Biography:ZHANGYuan-zhi(1985),male(han),Dalian,Liaon-ing,LiaoningTechnicalUniversity,graduatestudent,Researcharea:Embeddedandsingle-chipmicrocomputer(125105辽宁葫芦岛辽宁工程技术大学电子与信息工程学院)张远智任晓奎(SchoolofElectronicandInformationEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,HuludaoLiaoning125105,China)ZHANGYuan-zhiRENXiao-kui通讯地址:(125105辽宁省葫芦岛市龙湾南大街188号27信箱)张远智(收稿日期:2009.09.18)(修稿日期:2009.12.18)73--