自動售貨機方案解析
目前，隨著市場上商業(yè)自動化的不斷普及與發(fā)展，自動售貨機已經(jīng)成為商業(yè)自動化最典型的應用之一，近幾年來以爆發(fā)式的增長速度出現(xiàn)在大街小巷和人流密集的公共場所之中，確實給人們的日常消費提供了很多便利。自動售貨機已經(jīng)成為繼百貨商店和超市后又一高速發(fā)展的大規(guī)模商業(yè)化零售模式。
一個行業(yè)高速發(fā)展，得益于市場前景的巨大潛力，同時也離不開技術實現(xiàn)的逐漸普及。近些年隨著自動售貨機市場需求量的增加，已有很多廠商開始進行自動售貨機的設計與研發(fā)，目前市面上已經(jīng)有很多自動售貨機整機供應商和方案提供商。飛凌的小編對自動售貨機的方案實現(xiàn)進行了一些資料的整理，對大家進行一個基本的介紹，方便想要進行自動售貨機開發(fā)的廠商進行參考。
首先，我們從自動售貨機的組成說起。拿最常見的飲料自動售貨機舉例，自動售貨機主要由機體外殼，整機電源，照明系統(tǒng)，支付系統(tǒng)，商品貨道，制冷系統(tǒng)，交互面板和主控系統(tǒng)構(gòu)成。
機體外殼：構(gòu)成自動售貨機結(jié)構(gòu)主體的金屬外殼，帶有商品展示窗和取物口
整機電源：具備穩(wěn)壓、變壓分配以及抗干擾防漏電等功能的為內(nèi)部設備供電的電源部分
照明系統(tǒng)：為樣品展示窗口提供照明，一般為LED燈帶
支付系統(tǒng)：自動售貨機支付有多種方式，如現(xiàn)金支付、掃碼支付、銀行卡支付、銀聯(lián)云閃付等，這里我們重點介紹現(xiàn)金支付，現(xiàn)金支付一般由紙幣器、硬幣器、找零器三部分組成。紙幣器負責紙幣的吸入，識別，辨真；硬幣器負責硬幣的吸入，識別，辯真；找零器負責進行給用戶吐出零錢找零，目前市面上大多數(shù)自動售貨機的找零器都是硬幣找零器，很少見到紙幣找零器，小編在網(wǎng)上查閱后了解到，目前紙幣找零器也是存在的，可能是因為紙幣找零器成本較高外加體積較大等原因?qū)е逻€未普及。需要注意的是自動售貨機有自己專用的通訊協(xié)議，紙幣器、硬幣器、找零器以及主控系統(tǒng)這些都需要遵從這個協(xié)議，目前國內(nèi)普遍采用歐美標準“MDB”協(xié)議和日韓“VCCS”協(xié)議，其中采用歐美“MDB”協(xié)議的更多一些。相同協(xié)議的設備具有通用性，安裝尺寸和接插方式都是一樣的
商品貨道：主要負責商品的存放和出貨，貨道有不同的形式，有最常見的彈簧螺旋貨道、履帶貨道，也有相對復雜的S形堆積貨道，還有集群的格子柜。每種貨道適合的商品與功能都不相同。彈簧螺旋貨道最為常見，結(jié)構(gòu)簡單，可擺放儲存多種結(jié)構(gòu)的商品，缺點是瓶裝飲料容易卡貨，擺放貨品時較麻煩。履帶貨道比較適合放置可以立穩(wěn)的商品，如盒裝牛奶、盒飯、易拉罐、香煙等，缺點是不能放置無法站立的商品，且擺放商品時比較耗時。S形堆積貨道則是為飲料自動售貨機專門設計的一種貨道，可以售賣各種瓶裝與罐裝的飲料，飲料在貨道里面羅列堆積，儲存量非常大，依靠飲料自身的重力下滑出貨，不會卡貨，且補貨方便，出貨口由電磁機構(gòu)控制。缺點就是因為結(jié)構(gòu)復雜，所以設計與制造難度較大，且成本較高。多門格子柜是一種集群式的柜體結(jié)構(gòu)，每個格子都有單獨的閥門和控制，但是這種形式空間利用率較低，放置商品數(shù)量較少。
制冷系統(tǒng)：根據(jù)商品貯存條件或口感需求進行儲存柜的溫度制冷或恒溫的系統(tǒng)，不是必須部分。
交互面板：自動售貨機選擇商品一般是按下商品下面對應的實體按鈕，后續(xù)隨著商業(yè)多元化的廣告需求和支付寶與微信等網(wǎng)絡支付功能的需求，市面上陸續(xù)出現(xiàn)了很多可以利用觸摸屏進行產(chǎn)品選擇及掃碼支付的交互面板，更有一些帶大尺寸HDMI屏的自動售貨機，可以在播放一些多媒體廣告，在提高人機交互體驗的同時更增加了自動售貨機當作廣告機使用的附加值。同時隨著掃碼支付、銀行卡支付等多元化支付手段的普及，自動售貨機已經(jīng)從本地不聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸仨氁新?lián)網(wǎng)功能，交互面板可同時負責聯(lián)網(wǎng)功能。
主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)主要負責控制本地支付系統(tǒng)，收到支付成功的信息后控制貨道電機進行出貨，完成整個業(yè)務邏輯。自動售貨機的主控系統(tǒng)可用PLC，STM32或ARM等主板進行設計。需要注意的是，隨著ARM技術的不斷發(fā)展，實際上一塊ARM主板就可以完成交互面板和主控系統(tǒng)的功能，但是根據(jù)自動收貨機實際結(jié)構(gòu)需求和后期維護方便考慮，現(xiàn)在市面大部分公司還是采取交互面板和主控系統(tǒng)分開的形式
下面小編就用一個交互面板和主控系統(tǒng)都基于ARM架構(gòu)的實際案例進行自動售貨機方案實現(xiàn)的說明。
交互面板：
處理器：Samsung Cortex-A9 四核S5P4418
主頻：4*1GHz
內(nèi)存：1G DDR3
存儲：8G EMMC
操作系統(tǒng)：Android 5.1
高清解碼：支持1080P高清分辨率
有線網(wǎng)絡：1路10M/100M自適應網(wǎng)口
無線網(wǎng)絡：1路4G全網(wǎng)通模塊
GPS：可選，用于自動售貨機的定位
攝像頭：1路，采用DVP攝像頭，可以對自動售貨機前方進行攝像，并上傳給后臺，保護自動售貨機和商品安全
USB：3路，1路OTG用于系統(tǒng)燒寫；1路HOST用于LVDS屏的觸摸板；1路用于擴展4G通訊模塊
UART：1路，用于與主控系統(tǒng)通訊
SD卡：預留1路SD卡槽，方便本地數(shù)據(jù)存儲和導出
HDMI 輸出：1路，大尺寸HDMI顯示屏，用于多媒體播放
LVDS輸出：1路，帶觸摸，用于人機交互
音頻輸出：支持左右聲道輸出，內(nèi)置功放
下面進行各功能參數(shù)的詳細分解
首先處理器我們選擇了Samsung的S5P4418，這是Samsung目前在ARM處理器市場主推的一款處理器，非常適合商業(yè)電子使用，其主頻高達四核1GHz，同時出色的運行穩(wěn)定性與產(chǎn)品可靠性也是非常適合應用在自動售貨機這種會7*24小時連續(xù)工作的設備中的。
為了更方便的進行自動售貨機交互面板的開發(fā)，我們選擇飛凌嵌入式出品的FET4418核心板作為交互部分的核心。飛凌FET4418核心板將S5P4418處理器功能引腳全部引出，搭載1G DDR3內(nèi)存和8G EMMC存儲，可以非常流暢的運行Android系統(tǒng)，提供優(yōu)秀的人機交互體驗，更便于聯(lián)網(wǎng)支付系統(tǒng)的開發(fā)。參考飛凌制式底板可以快速設計出交互面板主板。
顯示方面，該交互面板支持雙屏顯示，一路HDMI高清大屏，負責播放多媒體廣告，配合音頻輸出的內(nèi)置功放可以使自動售貨機具備廣告機的功能，另外FET4418核心板強大的多媒體能力可以輕松播放1080P高清視頻，使廣告機功能大放異彩。同時一路LVDS高清觸摸屏當作人機交互界面，基于Android系統(tǒng)操作界面更加親切，交互過程輕松流暢，可以使用戶有非常好的人機交互體驗。
通訊方面，支持一路10M/100M自適應以太網(wǎng)，用來與運營后臺進行數(shù)據(jù)交互，在沒有有線網(wǎng)絡的場所也可以選擇使用4G無線通訊，可以不受任何局限的聯(lián)網(wǎng)運營后臺，完成自動售貨機本地與運營后臺的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)掃碼，支付，運維的功能。比如用支付寶或微信進行支付，在本地生成一個二維碼，用戶掃碼付款后運營后臺會將到款信息傳輸給本地，則可以彈出商品完成交易。也可以用來把機器運行的一些狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺，這樣后臺就可以隨時查詢到機器的運行，機器是否出現(xiàn)故障、商品是否需要補充等，極大的減少了盲目巡檢的人力。
其他一些輔助功能接口可以預留，也可使用，比如GPS模塊，可以查詢與定位自動售貨機的位置，而SD卡可以存儲備份一些本地數(shù)據(jù)，需要時可以將本地數(shù)據(jù)拷出，攝像頭則可以監(jiān)控并追溯自動售貨機的安全。
主控系統(tǒng)：
主頻：528MHz
內(nèi)存：256MB
存儲：256MB
操作系統(tǒng)：Linux3.14
USB：1路，連接紅外模塊，進行掉貨檢測
GPIO：≮30路，用于商品選擇按鈕和控制貨道電機
UART：5路，用于連接紙幣器，硬幣器，找零器，刷卡器等，一路用于與交互面板連接進行數(shù)據(jù)通信
和交互面板一樣的，主控系統(tǒng)我們依然選擇成熟的核心板方案，這里我們選用了飛凌出品的FETMX6UL-C核心板，此核心板基于NXP的i.MX6UL處理器設計，提供非常豐富的串口與GPIO資源，同時處理器自帶ISO7816第三方認證加密接口，連接銀聯(lián)卡刷卡器等交易更安全。
控制方面，至少30路的IO可以滿足商品選擇按鈕和多貨道的微電機控制。
支付方面，處理器原生支持最大8路串口，接口豐富，使用串口通過轉(zhuǎn)換MDB協(xié)議或VCCS協(xié)議后用來連接紙幣器，硬幣器、找零器和刷卡器等，方便易用。
可以說，使用ARM作為自動售貨機的交互面板和主控系統(tǒng)可以使您的自動售貨機具有更好的多媒體展示形式，更流暢的人機交互體驗方式，更優(yōu)秀的遠程數(shù)據(jù)傳輸條件，更強勢的市場競爭優(yōu)勢，而這些都是現(xiàn)在自動售貨機發(fā)展的主流趨勢。如果您正考慮設計一款自動售貨機，不妨考慮選用ARM架構(gòu)！而飛凌嵌入式可以為您提供完善的ARM方案與產(chǎn)品！
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