一次性毛巾的云端零售系统设计

王立传

(联想(上海)信息技术有限公司, 上海 201203)

0 引言

随着经济与社会的飞速发展，人们对健康越来越重视，一次性毛巾也逐渐进入人们的视野，并逐渐广泛应用在酒店、餐馆、理发店等各种场所，在人们的健康生活中扮演重要的角色。然而，传统的一次性毛巾销售不便捷等问题严重制约着其发展，本文通过对传统一次性毛巾销售存在的问题和物联网、云服务器等技术进行分析与研究，确定了通过构建一次性毛巾的云端零售系统来解决传统一次性毛巾销售存在的问题。本文下面首先从系统的总体设计进行介绍，然后从软件与硬件两个部分进行详细说明，最后通过实验验证本文构建的一次性毛巾的云端零售系统。

1 系统整体设计

1.1 系统架构

本系统主要分为手机客户端App、云端和设备终端毛巾机这三部分。系统的整体设计架构，如图1所示。

设备终端毛巾机会在启动初始化后，与云端发送心跳包，保持长连接状态，传输设备自身的设备码、毛巾剩余长度等相关信息，同时监听云端端口，收到云端发送的裁剪请求后，实现数据解析，然后完成裁剪操作。

图1 系统整体架构图

云端周期地接收毛巾机传来的心跳包，负责存储设备和用户数据信息，并将对应的信息显示到客户端App上展示，同时接收App端发送的指令并完成处理包装后，发送给毛巾机完成裁剪。

客户端App负责展示用户的账户信息和扫描的设备信息，并对所选毛巾进行相关参数选定，发送给云端。

1.2 系统流程

每台毛巾机设备都有自己本身的出场设备号DevId，且以二维码的形式附在设备上，便于用户App扫描。用户打开App登录后，扫描毛巾机的二维码，手机应用程序会将设备号DevId传给云端，同时从云端获取该设备的毛巾剩余长度。然后，用户根据自身需求，在手机应用程序上完成相应操作，获取需要的毛巾长度并完成支付，最后发送裁剪指令给云端。云端收到用户发来的裁剪指令，会根据传输的信息提取裁剪长度，并将数据打包传输给该毛巾机设备，设备通过wifi接收到信息，完成数据解析后，执行LCD显示及相关裁剪操作，同时将设备的剩余毛巾长度反馈给云端，存储在数据库中。系统整体流程图，如图2所示。

图2 系统整体流程图

2 系统硬件设计

系统硬件为毛巾机设备，其主要有以下五个模块构成：主控模块、wifi模块[1]、LCD显示模块、卷轴模块以及裁剪功能模块。毛巾机的功能框图，如图3所示。

图3 毛巾机功能框图

其中主控芯片采用的是STM32来处理wifi接收到的数据，控制LCD显示与卷轴和裁剪，完成主要功能。本文主要介绍主控芯片、用于通信的wifi模块与显示的LCD模块。

2.1 主控芯片

主控模块主要使用的是STM32F103VET6的芯片，采用更为强大的 ARMCortex-M3嵌入式 RISC 内核[2]，工作频率为72MHz，并且STM32相较于 51 单片机而言引脚更多、存储更大，速度更快。在板载资源上，STM32 模块都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达两个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。本系统就是通过串口来实现的wifi通信。同时，该芯片具有功耗低、实时性强等优点，在开发上，库函数丰富，引脚功能特定，便于开发。基于此，选择STM32为本系统的主控芯片，其引脚图如图4所示。

2.2 wifi模块

本系统采用的是无线的ESP8266作为通信模块。ESP8266官方提供的ROM主要有两个，一个是支持AT命令修改参数的AT系列ROM，使用此ROM时，可以使用AT命令来设置芯片的大部分参数，同时也可将芯片设置为透传模式，这样ESP8266就相当于在互联网和UART之间架起了一座桥梁。另一个就是物联网的ROM，此ROM可以通过命令来控制ESP的部分GPIO。最重要的是，ESP8266允许用户自己编写ROM，不仅可以实现数据传输功能，还可控制建立wifi热点，或者作为wifi客户端连接到某指定路由器，同时还可编程控制所以的GPIO[3]。特别便于系统开发。

图4 STM32引脚图

2.3 LCD显示模块

LCD 12864显示屏[4]，主要展示用户是否连接以及要截取的毛巾长度。模块引脚图，如图5所示。

图5 LCD12864引脚图

3 软件设计

本系统的软件部分，主要是毛巾机的程序设计、云端服务器与客户端App设计。

3.1 毛巾机程序设计

首先毛巾机通电后，设备会进行初始化，并向指定服务器发送设备本身的设备号以及毛巾剩余长度，保持连接后会采用心跳包机制(30s一次)，时刻与服务器保持长连接，保证客户端没有断开。同时监听云端的端口，把云端的指令解析，执行相应操作。

3.2 云端服务器和客户端App设计

本系统采用的是APICloud开发平台。APICloud是中国领先的“云端一体”的移动应用云服务提供商。APICloud为开发者从“云”和“端”两个方向提供官方API，大大简化了移动应用开发[5]。在开始开发前，需在APICloud平台上注册个人账号，并在后台创建“毛巾新零售”App。平台会自动配置并开启该App的相关云API，开发编程人员只需利用相关云API，就可以对应用的后台做相应地配置，建立一些对应的数据库表，本系统依照需求，建立了两张表，分别是用户信息表和设备信息表。用户信息表里存放着用户的一些基本账户信息与消费记录，设备信息表里存放着毛巾机设备的设备号ID及其所剩的毛巾长度和毛巾机的裁剪记录。

在客户端App设计上，采用是HybridApp的形式，融合NativeApp的稳定流畅和WebApp的简易方便，更利于开发。且官方提供的端API，也十分丰富，足以开发整个系统的App。

4 系统测试与实现

系统测试结果，如图6所示。

(1) 毛巾机硬件实物图

(2)手机App页面图

通过对系统7*24小时的软硬件测试，测试结果表明：

(1)毛巾机设备可以及时做出响应，实现LCD显示，并裁取指定的毛巾长度。

(2)手机App运行稳定，网络传输安全实时。

5 总结

本文从系统的软件和硬件两个部分详细说明了一次性毛巾的云端零售系统设计，硬件部分分为主控模块、wifi模块、LCD显示模块、卷轴模块以及裁剪功能模块五个模块，软件部分分为毛巾机的程序设计、云端服务器与客户端App设计。通过实验，有效地验证了本文构建一次性毛巾的云端零售系统可以稳定，有效地运行，并可成功实现一次性毛巾的零售。

参考文献

[1] 周倩, 王军, 王亮亮, 基于串口转wifi模块的单片机与安卓手机通讯[J]. 福建电脑, 2016, 32(3): 120-121.

[2] 蒋常斌,等. ARMCortex-M3微处理器测试方法研究与实现[J]. 电子测试, 2013(7): 48-51.

[3] 邱宏斌, 一种基于ESP8266模块的物联网设计思路[J]. 电子世界, 2017(7): 157-157.

[4] 史良, LCD12864显示模块与微处理器的接口设计[J]. 矿业安全与环保, 1999(5): 16-17.

[5] 叶帆帆. 基于APICloud的家居设计APP的研究与实现[J]. 计算机时代, 2016(5): 59-61.