餐厅顾客服务终端

徐常志　邵文建　郭晓晶　李　震　杨　兵

摘要：提出了一种基于以太网技术的高档餐厅顾客服务终端的DSP解决方案，实现了浏览菜单、顾客点餐、预约用餐、网络订餐、终端娱乐、语音留言等服务。

关键词：餐厅终端；以太网；VDK；音视频编解码

引言

在高档酒店客人坐在圆形的餐桌旁，通过触摸面前的电脑屏幕选择食物，不久选中的食物便通过轨道输送到客人面前。这一自动点餐系统避免了人工服务造成的等待、服务态度等问题，同时提供了强大的娱乐功能。同样，该系统也适合于娱乐及办公场所，大家可以在各自的包间或办公室很方便地点 餐。

系统功能

系统框图示于图1。Blackfin处理器是专门为满足当今嵌入式音频、视频和通信应用计算要求和低功耗条件设计的嵌入式处理器。系统包含有一片Blackfin系列双核处理器ADSP-BF561，视频采集解码芯片ADV7183B，音频编解码芯片ADV1836A，SDRAM数据存储器，FLASH程序存储器，以太网芯片LAN91C111，LCD触摸屏，SD卡、UART接口，按键，指示灯等。

系统通过扩展了SD卡，移植了FAT文件系统，作为照片、视频、电子书等数据的存储。通过ADSP-BF561内部的SPI,总线，从SD卡内部将数据读到SDRAM里，同样，SDRAM的数据也可以通过SPI总线写回到SD卡内部。

从SD卡读到SDRAM内部的菜品的图片，通过一些处理，转化成适合320×240彩色LCD显示的RGB-24Bit格式的图像数据，之后，通过并行外设接口(PPI)送给LCD控制器，进行菜品图片的显示。

系统扩展了LAN91C111芯片作为网络主控芯片。ADSP-BF561通过外部接口扩展总线(EBIU)，与LAN91C111进行读写通讯。LAN91C111的网络输出经过网络变换器后，接到RJ-45接口上，实现了网络的硬件连接。LAN91C111芯片通过DMA方式和中断引脚，与ADSP-BF561进行数据的传输。软件方面，通过VDK实时内核上移植的LWIP，进行TCP／IP协议的开发。

视频数据(PAL制)通过同轴电缆接入到视频解码器ADV7183内部，经过采样，视频解码，输出ITU-656格式的图像数据。图像数据通过PPI，以8bit的数据宽度，SCLK／2的速度，DMA方式传输到SDRAM中。利用PPI的同步数据口与ADV7183的帧同步、场同步、行同步等信号进行相连，完成视频数据的同步。对ADV7183的上电配置是通过ADSP-BF561的通用编程接口(PF)实现12C协议，完成数据格式、增益控制、曝光控制等配置。

从视频解码器ADV7183读到SDRAM的视频数据是ITU-656格式的(UYVY4:2:2格式)经过YUV到RGB的算法变换，转变成适合彩屏LCD显示的RGB24bit数据，通过PPI传输给LCD控制器，实现视频的采集和播放。

顾客的语音留言通过麦克风输入到音频编解码器AD1836中，经过音频A／D的采样、量化、解码后，通过DSP的Sport口传输到SDRAM中进行暂时的存储，之后，通过MDMA传输到SD卡中，进行顾客意见的语音保存。AD1836通过ADSP-BF561的串行外设接口(SPI)配置成44kHz的采样率、16bit的采样宽度。

SD卡中的音频数据(歌曲)通过SPI读取到SDRAM中，由ADSP-BF561解码后，通过串口(SPORT)以DMA方式，传输给AD1836音频编码器，再通过扬声器或者耳机输出，实现了歌曲的播放。

此外，系统扩展了NAND Flash作为大容量的数据存储，扩展了4×4键盘和指示灯，扩展了Flash作为程序固化，扩展了消防信息报警的接口。

系统功能如下：

浏览菜单：菜品图片通过SD卡，以BMP格式进行存储。当用户浏览菜单的时候，ADSP-BF561通过菜品的文件名，读取SD卡中对应的菜品的图片，显示在彩屏LCD上。顾客可以根据菜单进行选择菜品进行浏览，菜品也可以滚动的播放。

顾客点餐：顾客通过浏览菜单菜品的图片，选择自己满意的菜品，之后选择点餐按钮，即可以实现点餐功能。此外，顾客还可以通过网络进行点餐和预定菜品，实现点餐的智能化和灵活化。

娱乐功能：终端提供了强大的娱乐功能，包括：听音乐、阅读电子书、观看菜品制作过程视频等等。顾客在等餐的过程中，可以通过触摸屏选择这些娱乐功能，缓解等餐过程中焦急的心情，也达到了放心愉快用餐的目的。

语音留言和播放：顾客在用餐结束后，对餐厅的反馈意见可以通过语音的形式，由麦克风输送给音频解码芯片AD1836，经过音频A／D采样、量化、解码后，存储在SDRAM中，之后通过存储在NAND Flash中，实现用户意见的保存。餐厅经营者可以通过菜单把用户的语音留言播放出来，根据用户的意见。

网络功能：系统扩展了LAN91C111作为网络主控芯片。在软件上，在VDK内核的基础上移植了LWIP作为网络主要结构，实现了TCP／IP在ADSP-BF561上的移植，完成了C-S(客户端一服务器)模型下的网络Socket的建立、连接、传输、断开等功能。并且，在标准的TCP／IP的基础上，开发了应用层协议，实现了点餐终端与上位机电脑直接的数据的传输。

软件设计

ADSP-BF561上实现的软件通过采用VDK创建线程，线程之间通过信号量(semaphore)和消息(message)来传递信息和完成线程的同步。利用硬件标志(deviceflag)来完成外设和DSP的同步。利用中断和中断嵌套来处理DMA以及突发事件。通过对每个应用程序创建一个线程，用线程的优先级和消息进行互相的调度和管理，并且，编写ADV7183，AD1836及LAN91C111等设备的驱动，用优先级管理中断服务程序，调用VDK的API函数。双核软件结构示于图2。

程序采用了菜单结构，上电初始化后显示主菜单，通过用户的对触摸屏的点击，开始显示二级子菜单，然后用户可以返回上级菜单和跳转到下级子菜单。程序最多有5级菜单，为用户提供了一个良好的人机交互的界面。主程序流程示于图3。

在网络传输点餐信息方面，DSP端程序主要是在VDK内核上通过LWIP移植了TCP／IP协议簇。VDK作为一个同Visual DSP++一起发售的内核，很好地集成到了VisualDSP++中。在VDK的基础上，通过开发Socket服务器程序，实现了点餐信息的网络传输及网络点餐的功能。

程序的加载是指把程序固化在FLASH中，在上电后，程序能脱离开仿真器独立的加载和运行，这一步是任何一个产品开发过程中必须做到的工作。ADSP-BF561的加载过程非常的复杂，主要分为：1、简单程序的加载；2、单核程序的加载；3、双核程序的加载；4、复杂的程序(双核，程序运行在外存中)加载。VDK内核下的LWIP程序，以及音视频的采集、编解码等等，巨大的程序量使程序必须在外存中运行，而且必须采用双核处理器来增加处理性能，本设计的程序加载属于最复杂的第4类加载。在程序的加载过程中，我们从简单的程序开始反复的试验，逐步的了解ADSP-BF561的加载过程，通过阅读大量的资料，与ADI的国内和国外的技术支持进行了联系，最终解决了这个难题。

结语

系统充分利用双核DSP-BF561的硬件资源，使得Blackfin系列DSP的音视频处理性能得到充分的发挥。通过合理设计DSP外围的器件，实现了音频的采集与播放、视频的采集与显示、触摸屏的互动、SD卡和NAND flash等大容量存储器的使用。在DSP上移植了TCP／IP协议簇，实现了点餐信息的网络传输及网络点餐的功能。存储在终端的菜品的海量图片可以动态的浏览和播放。提供了强大的娱乐功能。顾客可以在用餐后通过终端对菜品进行语音评价。

采用该系统实现真正意义上的“无人智能餐厅”。