嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統

1. 101 年嵌入式 Linux 軟韌體人才培訓就業班
第四組
嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統
Linux Embedded System with Digital
RF Technology for Temple System
楊禮峰
曾鼎錚
陳韋祥
曾昭爵
林立浩

2. 專案成員背景
姓名 學歷 經歷
楊禮峰 華梵大學 PMP, 資訊安全
資訊管理研究所 ISO27001, 政府採購
曾鼎錚 成功大學 資料庫開發
電通所
陳韋祥 銘傳大學
資訊傳播工程系
曾昭爵 高雄應用科技大學 網通業硬體研發
電機工程系 四年經驗
林立浩 聯合大學 硬體研發工程師
電機工程系 六年經驗

3. 嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統
專案執行期程區分
1.系統規劃與準備
2. PIC18F4520 Design
3. Embedded System Combine
4. Demo
5. Q & A

4. 嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統
PART 1
系統規劃與準備

5. 1-1 系統規劃與準備
系統方塊圖

6. 1-2 系統系統應用
系統應用
1.求籤系統
2.音樂播放系統
3.公仔遊戲系統
4.網路管理系統

7. 1-2-1 求籤系統

8. 1-2-1 求籤系統

9. 1-2-2 音樂播放系統

10. 1-2-2 音樂播放系統

11. 1-2-3 公仔遊戲系統

12. 1-2-3 公仔遊戲系統

13. 1-2-4 網路管理系統

14. 1-2-4 網路管理系統

15. 1-3 系統功能
主要功能目標
 PIC 成功將 RFID 讀取資料並傳送
 PC 或 ARM 上撰寫資料庫讀取 RFID 資料
 讀取 RFID 資料後能夠執行相對應之程式

16. 1-4 技術應用
應用 相關應用技術
1. 求籤系統 1-1: Printer Driver and Printer Protocol
1-2: PC 或 LCD 顯示文字或圖片檔
2. 音樂播放系統 2-1: ARM 讀取 UART 執行播放相對應音樂
2-2: TCP/IP 網路下載資料或音樂串流
3. 公仔遊戲系統 3-1: ARM 讀取 UART 讓遊戲程式執行呼叫角色
3-2: TCP/IP 網路下載資料
4. 網路管理系統 4-1: ARM 讀取 UART 執行 DHCP server 並控制 TCP/IP
4-2: TCP/IP 網路下載資料
4-3: 判斷網路封包
4-4: 計算網路流量
4-5: 更改資料庫資料

17. 1-5 廟宇求籤系統
初期系統示意圖
LED
UART
LCD
RFID RF Wifi
Remote USB

18. 1-5 廟宇求籤系統
初期系統方塊圖
LED
PC
LCD
UART
I/O
RFID RFID PIC18F4520 RF Embedded
CC2500 Wifi
Card system
IR USB
Remote Storage
Control Printer

19. 1-5 廟宇求籤系統
功能說明
使用者將求到的籤至 RFID Reader 感應
感應後使用 UART 傳送至 ARM
ARM 可傳送籤詩資訊至 PC 顯示或 LCD 螢幕顯示
ARM 可讓使用者使用 smart phone wifi 連線開啟
網頁顯示籤詩資訊 , 可建立帳號管理
USB 可新增修改擴充籤詩資訊儲存記錄或列印
Remote 可讓管理者設定 RFID Reader, 可點亮 LED
光明燈 , LCD 可顯示消費者名稱

20. 1-6 系統實作
初期分工
Hardware 教學討論
林立浩 電路設計 繪製電路
曾昭爵 PCB 規畫 零件採買
PCB 焊接 電路模擬
線圈繞製 電路除錯
Firmware 教學討論
陳韋祥 系統規畫 蒐集資料
曾鼎錚 軟體實現 研究程式
楊禮峰 撰寫程式 軟體除錯
流程規畫 採買 EVboard

21. 1-6-1 Hardware
線路圖

22. 1-6-1 Hardware
RFID Reader 系統方塊圖
RFID Reader TAG
PIC 單晶片
放大 線圈
數位 放大
125KHz 小訊號 驅動
驅動
( 圖一 ) ( 圖二 )
感
應
數位 ( 圖三 )
比
比 OP
OP
電流 檢檢
較
較 放放 波
( 圖六 ) 器 ( 圖五 )
器 大 ( 圖四 ) 波
大

23. 1-6-1 Hardware
電路模擬
小訊號 放大驅動 線圈感應
檢波 放大 資料

24. 1-6-1 Hardware
PCB
PIC4520 主版 Reader Module
RFID 線圈 CC2500 Module

25. 1-6-2 Firmware
實驗版
Microchip PIC18 Embedded system

26. 1-7-1 最終完成系統示意圖
LCD RF
LCD
RFID UART UART
USB

27. 1-7-2 最終完成系統方塊圖
PIC18F4520
LCD TFT With LED
24Bit
I/O RGB RF
RFID RFID PIC18F4520 UART Embedded UART PIC18F4520
Card system CC2500
USB
Printer

28. 完成系統照片

29. 嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統
PART 2
PIC18F4520 Driver

30. 2-1 功能設計規畫
韌體流程圖

31. Module
Document

32. 2-2 各項功能
1. RFID Reader Driver
2. LCD
3. CC2500
4. IR

33. 2-1-1 RFID Reader
1.RFID Reader Driver

34. RFID Reader 系統方塊圖
RFID Reader TAG
PIC 單晶片
放大 線圈
數位 放大
125KHz 小訊號 驅動
驅動
( 圖一 ) ( 圖二 )
感
應
數位 ( 圖三 )
比
比 OP
OP
電流 檢檢
較
較 放放 波
( 圖六 ) 器 ( 圖五 )
器 大 ( 圖四 ) 波
大

35. 1-6-1 Hardware
電路模擬
小訊號 放大驅動 線圈感應
檢波 放大 資料

36. RFID Reader Driver
RFID 訊號分析
EM4100 RFID card 訊號格式
RFID Reader - 狀態機

37. RFID Reader - 訊號分析

38. RFID Reader - 訊號分析
128t 48t
32t 32t
兩個下降緣最長長度
64t
兩個下降緣最短長度 1t = 8us

39. EM4100 RFID card 訊號格式
Header 為連續 9 個 1
D00~D93 轉為 16 進位為卡片內碼
D20~D93 轉為 10 進位為卡片外碼

40. RFID Reader state machine

41. 2-1-4 LCD
2.LCD Driver

42. LCD driver
HITACHI HD44780U
LCD Operation
4-bit Transfer Mode
Instructions

43. Operation & 4-bit Transfer

44. LCD - Instructions

45. LCD – 4Bit Interface Example

46. 2-1-2 CC2500
3.CC2500 RF Module

47. CC2500 簡介
2.4GHz RF ( 射頻 ) 收發器
頻率範圍 :2400-2483.5MHz( 免費頻段 )
獨立 64 位元組 RX 和 TX 資料 FIFO
SPI 控制介面
資料傳輸率 :500kpbs
輸出功率 :+1dBm

48. CC2500 系統架構
開發平台 : ARM11 DMA-6410L
無線模組 : CC2500 無線模組
單晶片 : PIC18F42520

49. 工作流程圖
KEY x 8
LED x8
DMA6410L
UART
GPIO
傳送資料
PIC18F4520 PIC18F4520
SPI SPI
無線傳輸
CC2500 CC2500

50. CC2500 建立及傳輸

51. CMD_STRUCT
Data SID SID TID TID Length
CC2500 Transmitter 和 CC2500 Receiver 之間封包的傳送格式
cmd: Length 資料所需長度
TID 目標 ID
TID 目標 ID
SID 來源 ID
SID 來源 ID
Data 存放要傳送的命令
空白 預留

52. 2-1-5 IR

53. 嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統
PART 3
Embedded System Combine

54. Use Case

55. 3-1 功能設計規畫
軟體流程圖
Keypad event
UART Deamon
LCD Interface
Process
POS Printer
SQLite Process

56. 3-2 各項功能
Function
1.UART Deamon
2.TFT LCD Interface
3.SQLite
4.POS Printer

57. 3-2-1 UART Deamon
1.UART Deamon

58. UART Deamon Flow Chart

59. 3-2-3 TFT LCD
2.TFT LCD Interface

60. Flow Chart
LCD Display Flow Chart

61. 3-2-3 SQlite
3.SQLite

62. 資料庫規劃
Table Name: Fortune_Table (記錄所有籤詩)
PK Column Name Description NULL
Y Card_ID 籤詩的卡片編號，此值為唯一值 N
Fortune_Context 籤詩內容 N
Fortune_translation 籤詩的白話翻譯 N
Table Name: User_Info_Table (所有使用者相關訊息)
PK Column Name Description NULL
Y User_ID 使用者帳號 N
Password 密碼 N
Name 姓名 N
Sex 性別 N
Address 住址 N
Birthday 生日 N
Mail 郵件地址
Authority 使用者權限，X：管理者 ，R：一般使用者 N
Table Name: User_Select_Fortune_Table (使用者抽那些籤的相關訊息)
PK Column Name Description NULL
User_ID 使用者帳號 N
Card_ID 籤詩卡片編號 N
Time 使用者抽此隻籤的時間 N

63. 資料庫規劃 ( 續 )
Table Name: User_Select_Fortune_Table (使用者抽那些籤的相關訊息)
PK Column Name Description NULL
User_ID 使用者帳號 N
Card_ID 籤詩卡片編號 N
Time 使用者抽此隻籤的時間 N

64. 資料庫關聯圖

65. 取得籤詩的流程圖

66. Function Spec.
int code_convert(char * from_charset , char * to_charset , char *inbuf , int inlen , char * outbuf , int
outlen)
函示說明：
根據需求將資料進行編碼轉換。
參數說明：
from_charset – 原始編碼格式。
to_charset – 欲轉換編碼格式。
inbuf – 原始資料內容。
inlen – 原始資料長度。
outbuf – 轉換後的資料內容。
outlen – 轉換後的資料長度。
回傳值：
0 – 轉換成功。
-1 – 轉換失敗。
int Callback_ShowList( void * context, int count, char ** values, char ** columnName )
函示說明：
將傳入的網址頁面下載到本機端實體位置。
參數說明：
Context – 未使用填 NULL 。
Count – 資料筆數。
Values – 一筆資料中某一欄位的值。
columnName – 欄位名稱。
回傳值：
0 – 開啟失敗。
1 – 開啟成功。
Document

67. 網頁系統流程

68. 5.Using POS Printer to print
on Embedded system

69. 研發流程
NP-T320 with cutter
POS 58 without cutter
pass
Verify Printer
Function on Windows
pass
Try to print on
Linux(ubuntu)
fail fail pass
Try to use CUPS Try to use Ghostscript Try to use
to print to print ESC Command to print
pass
Driver Unmatched Driver Unmatched
Create .prn
by Windows driver
pass
Print on
Embedded system

70. 3-2-5 POS Printer
CUPS
Ghostscript
ESC/POS command
Paper Format

71. CUPS
主要功能： 功能強大的列印軟體 支援絕大多數的印表機
並可排成列印任務
優點： 列印功能強大
缺點： 功能過於強大 , 不易 Porting 至 ARM System, 精簡
工程浩大

72. Ghostscript
主要功能 將大部分檔案格式轉成
： PostScript 低階印表機指
令列印
優點： Size 精簡 易於 Porting on
ARM system
缺點： 無列印排序功能

73. ESC/POS command
主要功能 使用最原始 ESC Command &
： ASCII Code
優點： Size 精簡 易於 Porting on ARM
system
使用最直接 , 可進行各項細
部控制
缺點： 使用內建字型太貧弱
需另行撰寫程式轉換

74. Paper Format

75. Paper Format

76. Compare with others

77. 嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統
PART 4
Demo

78. 嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統
SETP
1. 虔誠的向神明擲筊求籤
2. 將抽起的籤至 RFID Reader 感應
3. 查看 TFT LCD 上所顯示籤詩內容
4. 選擇是否需要列印
5. 列印後閱讀籤詩內容與解籤意義

79. 嵌入式無線數位廟宇求籤管理系統
PART 5
心得分享
Q&A