基于嵌入式系统的银行评价器设计方案

引言

随着嵌入式技术的快速发展，银行评价器从最初的简单数码管显示逐渐转变为具备多功能、高视觉效果的现代化设备。本文将详细介绍一种基于嵌入式系统的银行评价器设计方案，该方案采用高性能、低功耗的ARM9微处理器S3C2440A作为主控芯片，并结合XILINX公司的XL95144XL型CPLD，实现系统的协调控制和信号分配。通过该设计方案，银行评价器不仅能完成基本的服务评价功能，还能提供丰富的视觉效果和便捷的客户服务体验。

一、系统概述

银行评价器是一种用于客户对银行服务质量进行评价的设备。其基本功能包括：客户前来办理业务时，柜员按下“开始”按钮，系统发出语音问候“欢迎光临”；客户办理业务完毕后，柜员按下“结束”按钮，系统语音提示“您好，请对我的服务进行评价”；客户按键进行评价。随着嵌入式系统的发展，现代银行评价器不仅具备声音反馈，还开始注重视觉效果，并能根据银行需求定制其他功能。

二、主控芯片选型及作用

1. S3C2440A微处理器

型号及参数：
S3C2440A是三星公司推出的一款16/32位RISC微处理器，最高工作频率可达400MHz。它采用了ARM920T内核，功耗低，使用简单。内部集成了系统管理器、NAND启动引导、CACHE存储器等，提供了60个中断源、154个通用I/O端口、液晶屏/触摸屏接口以及其他相关的数据通信口等。

在设计中的作用：
S3C2440A作为系统的核心处理器，负责整个评价器的控制、数据处理和通信任务。通过其丰富的I/O端口和通信接口，S3C2440A可以连接各种外围设备，如液晶屏、触摸屏、音频电路等，实现复杂的评价功能。同时，其低功耗和高性能的特点，使得评价器在长时间工作下仍能保持稳定的性能和较低的能耗。

2. XL95144XL型CPLD

型号及参数：
XL95144XL是XILINX公司生产的一款高性能、低功耗的3.3V工作型CPLD。它由许多不同功能块组成，软件部分通常用VHDL或Verilog HDL编程语言实现。

在设计中的作用：
XL95144XL在系统中起到协调控制和分配处理的作用。通过与S3C2440A配合使用，XL95144XL可以实现外围设备的地址分配功能，确保外围设备与S3C2440A之间的正确地址连接。同时，它还能协调时序或同步信号，使得相关的外围设备能够正常工作。这种协调控制功能对于确保系统的稳定性和可靠性至关重要。

三、硬件设计

1. 嵌入式最小系统

嵌入式最小系统是整个评价器的核心部分，它包括了S3C2440A微处理器、存储器（NAND Flash和SDRAM）、晶振电路以及XL95144XL型CPLD等元件。

• 存储器：K9F1208 NAND flash芯片作为扩展EPROM存储器，用于存储系统程序和数据。2片HY57V561620作为扩展的SDRAM，用于存储系统运行时的临时数据。

• 晶振电路：设置2路晶振电路，一路为16.9344 MHz，用于给CPU提供工作频率；另一路为32.768 kHz，用于给S3C2440的REAL TIME CLOCK提供工作频率。

2. 电源电路

电源电路为各部分硬件电路提供所需的工作电压。S3C2440A微处理器有2个工作电压3.3V和1.3V，而液晶屏的工作电压为13.6V左右。为了确保产品的工作性能，采用两套电压供电方式：

• 直接供电：通过1个5V直流电源直接提供工作电压。

• 网络供电：通过互联网方式，由直流输出的MODEM通过互联网口插头供电给电路，该电压通常为48V直流信号，通过电源模块转换为5V直流电压，再经过TI公司的TPS65150电源处理器转换为13.6V的液晶屏工作电压。

3. 液晶屏显示电路

液晶屏显示电路用于提供视觉反馈，使评价器在视觉效果上给客户留下好印象。选用TRULY公司的一款两路背光13.6V供电的TFT液晶屏，该液晶屏融合了图像显示和触摸屏的功能。

• 液晶屏供电：液晶屏需要多路电压共同供电，包括VGH、VGL、VCOM等电压，以实现背光和液晶屏显示电源。

• 触摸屏接口：触摸屏电路较为简单，只有1个4针接口，通过该接口将触摸位置的X、Y坐标值通过电信号的方式传输给S3C2440A进行处理，然后在显示屏上显示出来或执行相应的功能。

4. 音频电路

音频电路是评价器的重要组成部分，声音音质的好坏也是判断评价器质量优劣的一个指标。设计一个音频电路时，主要考虑其功率问题。根据客户要求，设定该电路的最大功放功率为0.7W。

• 音频功放：选用UDA1341这款音频功放，其驱动能力强，在持续供电的情况下可以不加其他功放直接驱动耳机，音质较好，无杂音现象。

• 外放功能：音频电路还提供了喇叭外放功能，以满足不同场景下的使用需求。

四、软件设计

1. 嵌入式操作系统的开发和移植

嵌入式操作系统是嵌入式系统的标志，具有体积小、实时性强、开发环境好等特点。在评价器的软件设计中，采用常见的Linux系统作为嵌入式操作系统。

• Linux系统特点：Linux是一个与生俱来的网络操作系统，成熟且稳定。它是源代码开放软件，不存在黑箱技术，任何人都可以修改它或用它开发自己的产品。Linux系统可以定制，系统内核已经可以做得很小。

• 开发环境：Linux嵌入式操作系统的开发离不开C语言，很多C程序是在Linux系统下通过GCC编译器进行调试检测的。

• 系统移植：在移植操作系统中，采用MIZI公司的系统引导程序VIVI，该程序专门针对S3C2410、S3C2440系列的微处理器而开发，使用非常方便。所移植的内核是Linux2.6.12版本，然后再构建根文件系统，以确定应用程序或其他软件的挂接。

2. 应用软件的开发和测试

应用软件的开发和测试是评价器软件设计的重要组成部分。根据评价器的功能需求，需要开发相应的应用软件来实现客户评价流程、数据存储和传输等功能。

• 评价流程：应用软件需要实现客户前来办理业务、柜员按键开始评价流程、语音问候、业务办理完毕后柜员按键结束评价流程以及客户按键进行评价等基本功能。

• 数据存储和传输：评价数据需要存储在评价器的存储器中，并通过网络或其他方式传输到银行的管理系统中，以便进行后续的数据分析和处理。

3. CPLD编程

在评价器的软件设计中，还需要对XL95144XL型CPLD进行编程，以实现其协调控制和分配处理的功能。

• 编程语言：采用VHDL语言来实现对XL95144XL的编程。VHDL是一种描述、模拟、综合、优化和布线的标准硬件描述语言，具有很强的移植能力。

• 实现功能：CPLD在评价器中实现的功能主要有两个：一是外围设备的地址分配功能，实现外围设备与S3C2440A之间的正确地址连接；二是协调时序或同步信号，使得相关的外围设备能够正常工作。

五、系统测试与优化

在系统设计和开发完成后，需要进行系统测试与优化，以确保评价器的稳定性和可靠性。

• 功能测试：对评价器的各项功能进行测试，包括客户评价流程、语音提示、液晶屏显示、触摸屏操作等，确保各项功能正常。

• 性能测试：对评价器的性能进行测试，包括处理速度、功耗、稳定性等，确保评价器能够满足使用需求。

• 优化调整：根据测试结果，对评价器的硬件和软件进行优化调整，以提高其性能和稳定性。

六、结论

本文提出了一种基于S3C2440A和XL95144XL的银行评价器设计方案。该方案采用高性能、低功耗的ARM9微处理器S3C2440A作为主控芯片，并结合XILINX公司的XL95144XL型CPLD，实现了系统的协调控制和信号分配。通过该设计方案，银行评价器不仅能完成基本的服务评价功能，还能提供丰富的视觉效果和便捷的客户服务体验。同时，该方案还考虑了系统的稳定性和可靠性，通过系统测试与优化，确保了评价器的性能和稳定性。未来，随着嵌入式技术的不断发展，银行评价器将具备更多的功能和更高的性能，为银行服务提供更好的支持。