基于嵌入式紙幣識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

圖3 碼盤光耦信號收集電路

以上的硬件電路再加上傳動裝置等，就構(gòu)成了采集系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)設(shè)備。

2.2 程序設(shè)計

本文設(shè)計的采集系統(tǒng)，所采集的數(shù)據(jù)是紙幣上等距離點上的數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)作為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器的輸入，并用它來判斷紙幣的真假，從而使紙幣識別系統(tǒng)決定是否接受被檢測的紙幣?？梢?，能正確的取得紙幣的數(shù)據(jù)對這些算法來說是非常重要的。當(dāng)紙幣的一端進入紙幣通道時，位置傳感器提示系統(tǒng)，紙幣進入預(yù)定的開始進入位置，而后通過馬達和傳動裝置，紙幣就被卷入紙幣器中。馬達轉(zhuǎn)過相同的角度，紙幣也就移動相同的距離，而碼盤光耦電路每產(chǎn)生一個反饋信號，馬達轉(zhuǎn)過的角度是一個固定值，紙幣移動距離也就是一個固定值，那么根據(jù)這個反饋信號就能實現(xiàn)固定等距離點的采集， 所以硬件的設(shè)計是能保證，當(dāng)紙幣上的定點到達紙幣識別系統(tǒng)特殊光發(fā)光部件和接收部件中間時，通知采集程序此時數(shù)據(jù)有效。馬達轉(zhuǎn)過多少角度碼盤光耦產(chǎn)生反饋信號，是由碼盤光耦的規(guī)格決定。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的程序部分要解決的問題，就是能夠及時根據(jù)碼盤光耦電路的反饋信號，實時的將特殊光傳感器中的數(shù)據(jù)讀出，而后保存。由于uClinux操作系統(tǒng)本身的限制，紙幣識別系統(tǒng)中只有一個實時任務(wù)即采集，所以考慮采用中斷的方式解決這個問題 。

在本系統(tǒng)中，根據(jù)采樣原理，每6毫秒采集一次數(shù)據(jù)，選用了適合本采集系統(tǒng)規(guī)格的馬達和碼盤光耦。為了使基于S3C4510B和uClinux的紙幣識別系統(tǒng)充分發(fā)揮同時采集和處理數(shù)據(jù)的能力，可以從S3C4510B的內(nèi)存中開辟一個獨立的區(qū)域，該區(qū)域是用來提供給非實時程序和采集系統(tǒng)共享的內(nèi)存，專門用來存儲采集數(shù)據(jù)，這樣非實時程序就不需要調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用或者驅(qū)動程序去訪問采集到的數(shù)據(jù)，從而大大提高了將采集數(shù)據(jù)送給非實時程序的速度，提高了處理速度。

3 紙幣識別

3.1 紙幣識別硬件設(shè)計

根據(jù)前面討論的要求，采用S3C4510B芯片設(shè)計的紙幣識別器硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示，它包含的主要功能模塊有:S3C4510B中央處理器、系統(tǒng)時鐘和復(fù)位模塊、外擴存儲單元、板載電源模塊、串口通信模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、電機驅(qū)動模塊、紙幣檢測模塊以及相關(guān)的信號采集模塊。

圖4 紙幣器硬件結(jié)構(gòu)圖

為了支持日常工作和智能升級的需要，外存存儲單元采用兩片F(xiàn)LASH存儲芯片和一片SDRAM, 串口通信模塊的設(shè)計時使用MDB和RS232,采用S3C4510B UART單元提供的兩個異步串行I/O端口分別給MDB和RS232各一個。在網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計時，由于S3C4510B內(nèi)嵌一個以太網(wǎng)控制器，這里采用一個PHY芯片RTL8201BL與其搭配實現(xiàn)一個10M/100M以太網(wǎng)接口，對外接頭使用RJ45接頭。

3.2 紙幣識別軟件設(shè)計

3.2.1 軟件流程

整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu),其主體框架是通信和識別分時共享。主程序主要以通信模塊為主,通過設(shè)置各種標(biāo)志位,然后把相應(yīng)模塊作為子程序嵌入其中。當(dāng)紙幣未到時,程序工作在通信模塊中,通過檢測各個標(biāo)志位執(zhí)行相應(yīng)操作,保持與上位機的通信。 當(dāng)上位機允許識別器識別的標(biāo)志位有效,并且紙幣到的標(biāo)志位有效時,程序轉(zhuǎn)入識別模塊,這時識別器與上位機的通信斷開,當(dāng)識別處理完成后,喚醒通信模塊繼續(xù)通信。這樣整個系統(tǒng)分時共享,程序流程簡單明了,可讀性和可擴展性好。主程序流程為:

(1) 初始化部分　包括通信的初始化和識別的初始化。