基于nRF24E1的无线点菜系统架构

　　随着社会生产力的蓬勃发展和人民生活水平的日益提高，餐饮业的发展和竞争也日趋白热化，其范围已经从原先的经营规模、商品价格等硬件因素渐渐扩大到经营策略、服务质量、管理效率等软件因素上来。
   　　无线点菜系统作为整个餐饮管理系统的重要组成部分，对企业的管理水平和服务质量起着决定性的作用。目前无线点菜已经成为衡量餐饮业档次的重要标志之一，因此越来越多的餐饮企业都陆续地使用了先进的无线点菜系统。
   　　1无线片上系统nRF24E1
   　   无线片上系统对高频电路与外围电路进行了大量集成。它将全部的高频部分电路和许多外围元件集成到了电路内部，仅需要很少的外围电路就能建立一个无线通信系统；使微处理器和高频线路间实现完美的配合，将数字电路对高频通信的影响减到最小；将高频通信的处理，简化为对寄存器的简单操作处理。所以，采用无线片上系统，是开发低成本、低功耗无线通信应用系统的理想方案之一；而nRF24E1正是一种主流的、优秀的无线片上系统。
   　　nRF24E1是一种工作频率可达2.4GHz的无线射频收发芯片。内部嵌有与8051兼容的微控制器和10位9输入的A／D转换器，可以在     
   1.9～3.6 V的电压下稳定工作；内部还有电压调整器和VDD电压监视，通道开关时间小于200μs，数据速率为1 Mbps，无需外接SAW滤波器。
   
   　　nRF24E1是目前世界首推的全球2.4 GHz通用的、完整的低成本射频系统级芯片。无线收发部分有与nRF2401同样的功能。该功能由外部并行口和外部SPI启动，每一个待发信号对于处理器来讲都可以作为中断来编程，或者通过GPIO端口实现。nRF24E1是一个可以在世界公用的频段范围(2.4～2.5 GHz)内实现无线通信的芯片。收发机包含1个完全集成的分频器、放大器、调节器和2个收发单元。输出能量、频段和其他射频参数，可通过射频寄存器方便地编程调节。在发送模式下，电流消耗只有10.5 mA；在接收模式下，只有18 mA，所以功耗相当低。
   　　从图1可以看到，nRF24E1由1个8051微控制器内核和1个nRF2401无线收发芯片等组成。芯片包括：增强型8051内核、无线收发器nRF2401、9路l00ksps的10位A／D转换器、UART异步串口、SPI接口、PWM输出、RC振荡器、看门狗和唤醒定时器以及内置的专门稳压电路等。
   　　
   
   
  
   　　在nRF24E1的内部存储空间中，512字节ROM用于存储引导程序。上电后，它可将EEPROM中存储的程序下载到4 KB RAM的程序运行空间，另外的256字节RAM为数据存储器。无线收发器nRF2401可以通过软件编程来设定接收地址、收发频率、发射功率、无线传输速率、无线收发模式，以及CRC校验和的长度和有效数据的长度等无线通信参数。
   　　图2为nRF24E1的典型应用电路。从图中看到，采用Nordic nRF24E1无线单片机芯片设计的线路非常简单，外围零件很少，也非常容易进行设计开发。
   　　
   
   
  
   　　nRF24El体积小、功耗低．非常适用于对体积和功耗要求较高的应用场合；可广泛应用于计算机外设、无线耳机、玩具、游戏手柄、汽车电子、医疗器械、遥控和工业传感器等方面。
   　　2 无线点菜系统的具体架构
   　　2.1 系统功能
   　　由于本无线点菜系统是针对中小型餐饮企业设计开发的，因此该系统设计主要突出了操作设备成本低廉，安装简易，数据传输快捷，用户操作方便，客户查询界面清晰，最终消费过程明了等应用特点，为餐饮企业解决劳动力密集、管理过程繁杂、易出现跑冒滴漏等问题，并杜绝由此引起的不良后果；同时，针对餐饮企业的规模和开放式点菜特点，要求该系统在容量、稳定性、严密性等方面有良好的表现。 该系统采用了目前较先进的8051无线片上系统(SoC)和无线局域网(WLAN)技术；同时，通过无线网卡实现点菜系统后台服务器与汁算机收银管理系统进行无线数据交换，实现从点菜、出菜、加菜、撤菜等到菜品进厨房、到结账的全过程自动化。
   　　(1) 餐厅内就餐
   　　①迎宾及点菜：餐厅服务员引导顾客到餐台就座，服务员根据顾客要求通过无线发送／接收终端完成点菜或由顾客自己完成点菜，点菜后通过终端显示设备为顾客显示菜单确认。
   　　②数据传输：通过无线发送／接收终端将点菜数据无线发送上传给服务器。
   　　③打印菜单：服务器经过后台处理，分别在冷菜、热菜、面点、酒水等制作问通过厨房打印机打印出厨房单(可打印条码)，在传菜部打印出传菜单。
   　　④配菜并出菜：厨房根据菜单完成配制菜肴，出菜时传菜部自动扫描划单后为顾客上菜。
   　　⑤结账：最后由收款员在收银台打出结账单为顾客结账。
   　　⑥后台数据库管理：定时统计并清理当天营业数据。
   
   　　(2) 餐厅外点外卖
   　　由于点外卖的很多不确定因素，本外卖点菜子系统采用会员制管理。具体操作过程如下：
   　　①注册。顾客到餐饮企业指定部门办卡，包括填写会员信息、设置密码、卡内充值等，并领取无线点菜终端使用说明书一份。
   　　②登录。想要点外卖的顾客可以在该餐饮企业所设的任意点菜终端输入用户号及密码(刷卡)登录系统。
   　　③终端点菜。顾客通过无线发送／接收终端实现点菜，点菜后确认完成。
   　　④数据传输。通过无线发送／接收终端将点菜数据无线发送上传给服务器。
   　　⑤打印菜单。服务器经过后台处理，分别在冷菜、热菜、面点、酒水等制作间通过厨房打印机打印出厨房单(可打印条码)，在传菜部打印出传菜单。
   　　⑥配菜并外送。厨房根据菜单完成配制菜肴，出菜时传菜部自动扫描划单后由指定服务员送菜。
   　　⑦结账。点菜确认5 min后，自动实现卡内扣款。
   　　⑧后台数据库管理。定时统计并清理当天已完成交付业务的数据。
   　　2.2 业务流程
   　　该无线点菜系统的业务流程如图3所示。餐厅内的就餐点和餐厅外的外卖点都可以通过无线发送／接收终端辅助完成点菜，并通过无线传输将点菜数据传送至后台服务器，再由服务器进行分     
   单打印和数据无线传输至收银用机、传菜用机；根据所得数据，收银机结账并打印账单，传菜机打印、传菜、划单，最后由服务员完成送菜、上菜。
   
   　　
   
   　　
   　　
　　2.3 系统设计
   　　无线点菜系统中点菜模块外观及总体设计如图4所示。其中发送、接收端通过nRF24E1芯片实现无线数据传输。
   　　
   
   
  
   　　无线点菜系统中点菜模块流程如图5所示。
   　　
   
   
  
   　　首先由用户在点菜终端输入用户号和密码(刷卡)登录，餐厅内的就餐点由服务员输入信息进入系统，餐厅外的外卖点只有注册会员能够输入信息进入系统。
   　　当验证用户合法后，用户可以进行点菜操作。点菜时直接通过菜肴的编码和加减运算符组合输入即可实现点菜，方便快捷。具体编码可参考无线点菜终端使用说明书。例如，要点的菜肴分别是：糖醋排骨(编码为3016)，番茄炒蛋(编码为3125)．清蒸鲫鱼(编码为3226)，盐水白虾(编码为3265)，米饭(编码为5001)。其中米饭要两份。通过无线点菜终端输入"3016+3125+3226+3265+5001+5001"，然后按"确认"键即可。
   　　用户点菜输入并确认后，无线点菜终端将用户已点菜肴信息显示输出；用户核对无 误，再次"确认"点菜，如需加菜、减菜，可按"取消"键回到上一步；同样通过菜肴的编码和加减运算符组合输入来实现加／减菜。例如，要加的菜肴是芋艿排骨煲(编码为 3028)，红烧带鱼(编码为3212)；要减的菜肴是糖醋排(骨编码为3016)，清蒸鲫鱼(编码为3226)，则通过无线点菜终端输入"+3028+3212-3016-3226"，然后按"确认"键即可。
   　　用户完成点菜后，无线点菜终端会将点菜数据传输给远程服务器，并给出"您已成功点菜!"的显示信息，用户此时可以退出系统。对于餐厅外的外卖点，5 min内用户不再进入系统修改或取消点菜信息则自动从用户卡中扣款完成结账，并在指定时间内为用户烹制好所点菜肴送到指定位置。
   　　2.4 数据流程
   　　无线点菜系统中数据流程框图如图6所示。
  
   
   　　整个点菜系统的数据来源主要是餐厅外外卖点或餐厅内就餐点的顾客用餐点菜数据。其中数据的传输方式是按照IEEE802.11b协议，以无线传输方式发送至后台服务器接收端，再由服务器处理后发送给收银工作站和传菜工作站等。
   　　顾客点菜完成后，点菜数据首先通过无线点菜终端发送，接收端将该数据接收到后台服务器处理，服务器再将处理好的点菜数据实时传输给收银工作站、传菜工作站和厨房的各远程打印机。收银工作站可以根据所收到的点菜数据进行账务管理；传菜工作站可以根据所收到的点菜数据进行传菜管理；厨房的各打印机响应到后台数据库的远程打印命令会自动打印出对应菜单，厨房各部门根据所打印菜单配制菜肴。
   　　例如，在餐厅内顾客的点菜数据为"3016+3125+3226+3265+5001+5001 001 003"("001"表示1号餐座，"003"表示3号服务员)。当后台服务器接收到该数据后，通过访问点菜数据库和用户数据库，得到对应菜肴编码信息和用户信息，形成新的点菜菜单，即3016糖醋排骨￥18，3125番茄炒蛋￥8，3226清蒸鲫鱼￥16，3265盐水白虾￥25，5001米饭￥1*2(米饭是2份)，1号餐桌，3号服务员。用户点菜确认完成后，无线点菜终端会自动在点菜信息之后加上"空格"、"终端号"和"空格"、"用户号"，然后，服务器将这份新的点菜菜单传输给收银工作站、传菜工作站和厨房的各远程打印机。
   　　如果是餐厅外就餐点，"终端号"只表示该终端的编号和位置，"用户号"则为顾客的注册会员号，对应该用户的相关信息，包括用户姓名及外卖送菜地点等。例如，顾客的外卖点菜数据为"3028+3125+3212+3265+5001+5001 102 223"。当后台服务器接收到该数据后，通过访问点菜数据库和用户数据库，得到对应菜肴编码信息和用户信息，形成新的点菜菜单，即3028芋艿排骨煲￥20，3125番茄炒蛋￥8，3212红烧带鱼￥18，3265盐水白虾￥25，5001米饭￥l*2(米饭是2份)，102号终端(新世纪3#5)，223号用户(新世纪3#504赵先生)。之后，账务管理、传菜管理和厨房配制菜所看到的菜单就都是这张由后台服务器处理过的新的菜单，最后反馈给用户的账单也是收银工作站在这张新菜单基础上核算形成的。
   
   　　结 语
   　　nRF24E1作为一种主流的、典型的无线片上系统，已经被广泛应用于日常生活中各个方面的无线通信和无线网络的设计开发中。本无线点菜系统就是利用nRF24E1无线收发芯片实现的，降低了成本，简化了系统的硬件和软件设计，减小了设备体积，增强了系统的可靠性。结合文中的基础理论知识和具体的系统架构方法，     
   可以进行深入的研究和探讨，在切实了解nRF24E1的原理和特点的基础上，进一步促进其在无线研发方而的更大发展。