（计算机应用技术专业论文）嵌入式javapos平台ejavapos的研究与实现.pdf

于i ；i i 矍 随着嵌入式系统硬件性能的提高和相关软件技术的发展，嵌入式p o s 的使 用越来越广泛，更多的企业和组织已加入到p o s 应用和服务的领域中。为了可 以使p o s 设备增加新的功能而不必付出更多的支出，美国国家零售体系联盟 ( n r f - - n a t i o n a l r e t a i l f e d e r a t i o n ) 的分支机构零售终端技术标准协会 ( a r t s - - a s s o c i a t i o n o f r e t a i l t e c h n o l o g ys t a n d a r d s l 所制定的标准u n i f l e d p o s 规 范由于其独立于操作系统和编程语言的特性在p o s 解决方案中正发挥着愈来愈 重要的作用。 u n i f i e dp o s 体系规范在零售业，银行，税务等行业的终端设备的设计实现上 有着广泛的应用。目前主要有两种实现方案：o p o s 是一种基于微软的o l e 2 x 技 术及其操作系统家族( 主要是基于w i n 3 2 体系结构) 的p o s 规范实现j a v a p o s 是基 于s u n 的j a v ap l a t f o r m 的p o s 规范实现。其中j a v a p o s 不再依赖特定的操作 系统，而是构建在s u n 公司的j a v ap l a t f o r m 之上，应用与操作系统相互独立， 同一个应用不经任何修改就可以在基于不同操作系统且运行有j v m ( j a v a v i r t u a lm a c h m e ) 的p o s 设备上运行或实现互操作这样，极大的缩短y p o s 应用的 开发周期，节省了维护费用，因而有极其广泛的应用前景。 本课题在对j a v a p o s 规范及相关的满足国家标准的税控模块和金融模块详 细分析的基础上，参考了一些已经实现的p o s 平台的技术特点，实现了一套面 向嵌入式p o s 的、符合p o s 设备的国际标准u n m e d p o s 的、开放的、安全的、 具有自主知识产权的通用软件平台，以下简称e j a v a p o s 。它是集p o s 系统运行 和开发为一体的平台，由开发平台、运行平台构成。 关键词：j 2 m e u n i f i e d p o sj a v a p o se j a v a p o s 税控p o s a b s t r a c t w i t ht h ei m p r o v e m e n to ft 1 1 ep e r f o r m a n c eo ft h ee m b e d d e ds y s t e m a t i ch a r d w a r e a n dd e v e l o p m e n to fr e l e v a n ts o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，e m b e d d e du s eo fp o sm o r ea n d m o r ee x t e n s i v e ，m o r e e n t e r p r i s e a n d o r g a n i z a t i o n h a s j o i u e d t h ef i e l do ft h e a p p l i c a t i o nm a ds e r v i c ew h i c ha r ec o n n e c t e d 、埘t l lp o sa l r e a d y n e e d n tp a ym o r e e x p e n d i t u r ei n o r d e rt om a k ep o se q u i p m e n ti n c r e a s et h en e wf u n c t i o n , s t a n d a r d u n i f i e dp o sn o r mw h i c hi sm a d eb yn a t i o n a lr e t a i l s y s t e m a l l i a n c eo fu s a ( n r f - n a t i o n a l r e t a i l f e d e r a t i o n ) b r a n c h r e t a i lt e r m i n a lf o rt e c h n i c a ls t a n d a r d a s s o c i a t i o n ( a r t s a s s o c i a t i o no f r e t a i lt e c h n o l o g ys t a n d a r d s ) i sp l a y i n g am o r ea n d m o r ei m p o r t a n tr o l ei np o ss o l u t i o nb e c a u s eo f i t sc h a r a c t e r i s t i cw h i c hi si n d e p e n d e n t o f o p e r a t i n gs y s t e ma n dp r o g r a m m i n gl a n g u a g e t ou n i f i e dp o ss y s t e mn o r l t l ，t h e r ei se x t e n s i v ea p p l i c a t i o no nd e s i g na n d r e a l i z a t i o no ft e r m i n a ld e v i c ei nt a x ，r e t a i lb u s i n e s s ，b a n k ，e t c t h e r ea r et w ok i n d so f r e a l i z a t i o ns c h e m e sm a i n l ya tp r e s e n t ：o p o si sak i n do fo l e 2 b a s e do nm i c r o s o f t x t e c h n o l o g ya n dp o s n o r n lo ft h eo p e r a t i n gs y s t e mf a m i l y ( m a i n l yo nt h eb a s i so f w 蹦3 2s y s t e ms t r u c t u r e ) a r er e a l i z e d j a v a p o si sr e a l i z e db vp o sn o r mb a s e do n j a v ap l a t f o r mo fs u n a m o n gt h e mj a v a p o sn ol o n g e rr e l i e so nt h es p e c i f i c o p e r a t i n gs y s t e m ，b u t c o n s t r u c to r lj a v ap l a t f o r mw h i c hi sb u i l ti ns u n c o m p a n y , i t i ss e p a r a t ew i t ht h eo p e r a t i n gs y s t e mt ou s e ，t h es a n l ea p p l i c a t i o nc a nb e a n do p e r a t i n gj v mb e c a u s eo fd i f f e r e n to p e r a t i n gs y s t e m sb ya n ym o d i f i c a t i o nr u n o rr e a l i z eo np o s e q u i p m e n tt h a t ( j a v a v i r t u a lm a c h i n e ) t h a to p e r a t e se a c ho t h e r i n t h i sw a y , g r e a ts h o r t e n i n gt h ed e v e l o p m e n tp e r i o dt h a tp o su s e s ，h a ss a f e g u a r d e dt h e e x p e n s e ss p a r i n g l y , t h e r e f o r e t h e r ea r ee x t r e m e l ye x t e n s i v ea p p l i c a t i o np r o s p e c t s t h i ss u b j e c ti si nr e l e v a n tt a x e sw h i c hm e e tt h en a t i o n a ls t a n d a r dn o r m a lt o j a v a p o sa c c u s eo ft h em o d u l ea n df o u n d a t i o nt h a ta n a l y s ei nd e t a i lo ff i n a n c i a l m o d u l e ，h a v ec o n s u l t e ds o m et e c h n o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fp o sp l a t f o r mt h a th a s a l r e a d yr e a l i z e d ，h a v er e a l i z e da s e to fo n et h a tf a c ee m b e d d e dp o s s ，t h eo n e st h a t a c c o r d w i t hi n t e r n a t i o n a ls t a n d a r du n i f i e d p o so fp o s e q u i p m e n t ，o p e n ，s a f e p l a t f o r mo f c o m m o ns o f t w a r ew i t hi n d e p e n d e n ti n t e l l e c t u a lp r o p e r t yf i g h t ，h e r e a f t e r r e f e r r e dt oa se j a v a p o s i tc o l l e c t sp o ss y s t e ma n do p e r a t e sa n dd e v e l o p sf o rt h e i n t e g r a t i v ep l a t f o r m ，i sf o r m e db yd e v e l o p i n gp l a t f o r ma n do p e r a t i o np l a t f o r m k e yw o r d s ：j 2 m eu n i f i e d p o sj a v a p o se j a v a p o s i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外。论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：! ：翌! 翌日期：删年p 月堋 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：乜翌导师签名：进 日期：如￥年i 明# 佣 第一章引言 1 1 课题背景 第一章引言 p o s ( p o i n to fs e r v i c e ) 设备在世界范围内已经得到了越来越广泛的应用。在 银行、超市、售票点及其他许多地方，我们都在使用p o s 设备。为了支持高性 能的3 2 位微处理器，友善的用户图形界面及更大的应用软件内存，各家p o s 设 备制造商不断的提高p o s 设备的硬件配置和底层的操作系统。面对如此众多的 硬件o s 网络，应用开发商不得不面对痛苦的交叉开发过程+ 痛苦的移植过程。 在这种情况下，s u n 公司针对消费电子和嵌入式设备制定了j a v a2 技术的 精简版本：j 2 m e ( j a v a2m i c r oe d i t i o n ) 。j 2 m e 为p o s 设备应用的开发提供了 强大的开发工具m i d p 、完善的运行环境c l d c 以及可移植的k v m 。大大简化 了开发过程和大量的重复劳动，真正做到了“w r i t eo n c e r u ne v e r y w h e r e ”。同时， 针对p o s 设备所必须具备的条形码读写，i c 卡刷卡消费，打印发票单据等诸多 特性，j a v a p o s 规范为软件设计者提供了一整套涵盖了对大部分p o s 硬件设备 的属性和操作进行控制和服务的应用接口。 在有了稳定的底层运行平台j 2 m e 和定义p o s 设备属性和操作的j a v a p o s 规范的基础上，一个通用p o s 软件开发平台就成为我们的首要目标，以真正发 挥j a v ap o s 规范独立于操作系统和编程语言的特性及j a v a 语言本身良好的可移 植性，保证该平台在各种p o s 设备操作系统上的通用性。 1 2 课题综述 本课题采用嵌入式技术依照j a v a p o s 规范，构建通用p o s 软件平台 e j a v a p o s ，由运行平台和开发平台两部分组成。其中运行平台由设备管理器、 j 2 m e 和j a v a p o s 支持等基本部分组成，是整个平台的支撑和基础；开发平台不 但提供完整的开发、测试和生产工具，而且提供满足j a v a p o s 规范和国家标准的 税控模块、金融模块以及通用的商业引擎模块。并且基于e j a v a p o s 开发平台， 在已有的嵌入式税控收款机基础上，研发了满足j a v a p o s 规范和国家税控标准的 j a v a p o s 税控收款机。 嵌入式j a v a p o s 通用平台具有以下特点； 规范、统一的设备管理 可移植性 可扩展性 第一章引言 可裁剪性 易用性 符合j a v a p o s 规范 满足国家标准的模块： 税控模块( g b l 8 2 4 0 1 - 2 0 0 3 g b l 8 2 4 0 3 2 0 0 3 ) 金融模块( i s o8 5 8 3 ) 通用的商业支持 一体化的开发、调试环境 通用性、整体性 本课题的主要工作有t j 2 m e 对j 2 m e 的完善。 j a v a p o s 框架 实现j a v a p o s 规范。对p o s 设备进行支持和规范。构建k v m + p o s e f t p r o f i l e 应用平台体系。 x m l 解析器 实现对x m l 的解析。 设备管理器 对设备进行注册、配置和使用等的管理，达到应用、j a v a p o s 库、底层设备 驱动对设备支持的一致性。对应用而言易于配置和使用；对设备开发者而言，方 便向系统中增加新的设备。 通用商业模块 分析国外的商业软件，实现通用的商业模块。最终形成稳定的核心商业引擎， 外部应用可扩展。下一步进行后台支持。 开发平台和调试工具 开发和完善j a v a 开发调试环境，实现p o s 设备远程调试，支持应用软件交 叉开发和调试。 税控模块和银行模块 遵照税控标准和银行标准，实现标准化的税控模块和银行模块，直接提供给 应用开发商。 测试平台 开发p o s 设备的测试集，对p o s 设备进行全面测试。 生产工具 开发生产工具，辅助p o s 生产商进行大规模生产。 2 第一章引言 设备扩展规范 对设备开发者进行规范，提供标准接口，以便他们向框架中添加新设备( 逻 辑的和物理的) 。 标准化 整个平台的标准化、规范化。 本课题从原型研制到正式立项，再到发布平台共历时1 年。本人作为该课题 组成员参与了该课题的全过程。主要参与完成了j a v a p o s 框架的构建，税控模块 和银行模块以及j a v a p o s 税控收款机的开发工作。 1 - 3 章节安排 流程 第一章介绍了本课题的背景和一些情况； 第二章介绍了本课题所涉及的一些基本概念，以便研究能够深入进行： 第三章详细介绍了本课题的国内外最新动态以及发展趋势： 第四章深入分析了e j a v a p o s 运行平台的设计以及e j a v a p o s 开发平台的开发 第五章细致描述了e j a v a p o s 开发的实例税控p o s 的设计与实现； 第六章介绍了税控p o s 功能测试和性能测试的实施过程、方法和结果 第七章对本文进行的总结； 最后是致谢和参考文献。 3 第二章基本概念 2 1 运行平台框架部分 第二章基本概念 2 1 1j 2 m e 和m i d p 、p o s p r o f i l e j 2 m e ( j a v a2m i c r oe d i t i o n ) 是s u nm i c r o s y s t e m si n c 面向市场的需要，针对 微型家电及嵌入式领域推出的微型j a v a 技术，其结构如下图所示： 图2 - 1 j 2 m e 架构图 j 2 m e 的主要应用可咀分为2 大类：个人移动设备和共享固定设备。前者在 c o n f i g u r a t i o n 层使用了c l d c ( c o n n e c t e dl i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ) ；c l d c 是 专门针对具有网络连接功能( c o n n e c t e d ) 但资源有限( l i m i t e d ) 的移动终端设备的 规范，包含一个j a v av l q f l 及定义了一套该v n l 之上的核心函数库，其应用包括移动 电话，p d a ，传呼机等而c d c ( c o r m e c t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ) 则没有资源有限的 限制，主要用于导航，电脑擞字电视，视频电话等设备 m 1 d p ( m o b i l e i n f o r m a t i o nd e v i c ep r o f i l e ) 则是在c l d c 基础上针对移动通信 ( m o b i l ei n f o r m a t i o n ) 设备制定的a p i 库。它的地位相当于c 语言中的类库，为 程序员实现一些核心或常用的操作，缩短应用的开发周期，减小开发难度m i d p 绝 大部分代码也是用j a v a 编写，在运行时同样由j v m 翻译执行。 同m i d p ( m o b i l ei n f o r m a t i o n d e v i c ep r o f i l e ) 概念类似，p o sp r o f i l e 是 d 第二章基本概念 e j a v a p o s 平台上对p o s 设备制定的a p i 库，其绝大部分代码也是用j a v a 编写， 在运行时同样由j v m 翻译执行。其功能在e j a v a p o s 上主要是提供g t n ( 用户图 形界面1 和网络连接的a p i 库。 除了c l d c 和c d c 两个基本的c o n f i g u r a t i o n s ，j 2 m e 还包括p e r s o n a l j a v a ， j a v a c a r d 等其他应用于嵌入式领域的j a v a 技术，但就移动通信市场而言，j 2 m e 技术一般就是指c l d c m i d p 。我们一般所说的j 2 m e m i d p 也包含c l d c 。本 文所提到的嵌入式j a v a ，除非特别说明，都是指c l d c m i d p 。 2 1 2j a v a 虚拟机与j a v a 程序运行 2 1 2 1j a v a 虚拟机简介 j a v a 是一种与平台无关的语言。j a v a 源程序经编译器编译以后生成j a v a 字 节码( b y t e c o d e ) ，由j a v a 虚拟机( v i r t u a lm a c h i n e ，以下简称j v m ) 解释执行。j v m 建立在硬件和操作系统之上，作为j a v a 与不同平台的接口，实现j a v a 字节码的 具体功能。j a v a 字节码本身与平台无关。 j a v a 语言定义了丰富的类库( c l a s sl i b r a r y ) ，用以实现不同的功能。在某种 意义上，类库相当于操作系统提供的a p i ，或者c c + 十语言的函数库。类库的绝 大部分代码也是用j a v a 编写，在运行时同样由m 解释执行。 和传统的编译型面向对象语言相比，j a v a 语言拥有一些重要的特性。这些特 性包括( 但不限于) ： 1 目标代码( 字节码) 与平台无关，完全可移植； 2 不支持指针； 3 用内置的垃圾回收器取代了传统的显式内存分配与回收操作； 4 多线程支持。和c 佗+ 十语言不同，这种多线程支持是j a v a 语言标准的一 部分，与平台和操作系统无关； 5 运行时的安全检查，包括字节码校验、数组边界检查、类型转换检查等； 6 j a v a 类可以在运行时动态装载； 7 统一的数据类型。整型类型规定为3 2 位，长整型为6 4 位。单精度浮点 数为3 2 位，双精度浮点数为6 4 位，字符为1 6 位； 8 内置的u n i c o d e 支持。 可以看出，j v m 必须完成许多复杂的功能来实现j a v a 的这些特性，同时还 要保证j a v a 程序运行时的性能。 j a v a 语言的创始者s u n 公司定义了m 的标准规格，但没有规定具体的实 5 第二章基本概念 现方式，因此，j v m 的具体实现方式可以多种多样。 2 1 22 嵌入式j a v a 虚拟机k v m 针对移动通信设备硬件资源有限( c p u 主频低、内存小、电力供应有限) 的事实，为了降低m 的复杂程度，使之更适合应用在移动通信设备上，c l d c 规范定义了一个简化版本的j a v a 虚拟机，这个虚拟机通常被称为k v m ( k i l o b y t e s v i s u a lm a c h i n e ) 。在c l d c1 0 规范中定义的k v m 与标准j v m 的差异主要包括： 1 k v m 不支持浮点数据类型( 包括浮点类f l o a t 和d o u b l e ) 和浮点运算指 令； 2 k v m 不支持j a v a 的r e f l e c t 机制； 3 k v m 不支持w e a kr e f e r e n c e ，s o f tr e f e r e n c e 和p h a n t o mr e f e r e n c e ： 4 k v m 不支持对象的f i n a l i z a t i o n ： 5 k v m 不支持j a v a 字节码中的j s r 和r e t 指令： 6 k v m 简化了字节码校验过程； 7 k v m 不支持j n i ( j a v an a t i v ei n t e r f a c e ，j a v a 本地方法接口) 。 这些简化降低了在移动通信设备上实现k v m 的复杂程度，降低了k v m 对 系统资源的需求，也减小了系统类库的容量。例如，仅仅j v m 中进行字节码校 验所需要的代码就已经超过k v m 自身代码的总量。 c l d c m i d p 规范也定义了与k v m 一起应用在移动通信设备上的标准类 库。与标准的j 2 s e 类库相比，这些类库也进行了大量的简化。 j a v a 程序的编译运行过程如下图所示： r 。一一一一+ 一一。一一一一一一一一一一一一- 1 i 运行阶段i 图2 - 2 j a v a 程序的编译运行图 6 第二章基本概念 文本格式的j a v a 源程序( 文件后缀名为j a v a ) 经过j a v a 编译器编译后生成 j a v a 字节码文件( 文件后缀名为c l a s s ) 。每一个j a v a 类对应一个c l a s s 文件，c l a s s 文件存放的信息包括： 1 c l a s s 文件格式的版本信息； 2 该j a v a 类的常量表； 3 该j a v a 类的访问标志； 4 该j a v a 类的类名信息； 5 该j a v a 类的父类和所实现的接口的信息； 6 该j a v a 类的数据成员表； 7 该j a v a 类的方法成员表( 含方法的字节码) ： 8 其他可扩充的属性信息。 同字节码一样，c l a s s 文件的格式也与平台无关。 在运行阶段，j a v a 虚拟机在装入指定的c l a s s 文件，进行必要的校验，然后 翻译运行c l a s s 文件中的字节码。虚拟机在执行过程中根据需要动态装入其他的 c l a s s 文件并运行。这些c l a s s 文件可能是用户程序的一部分，也可能是系统类库 的一部分。这一装入过程通常都是被推迟到必要的时候才进行。 除了翻译执行j a v a 字节码，j a v a 虚拟机在运行j a v a 程序时还需要完成大量 的其他工作，包括垃圾回收、线程调度、对象同步、异常处理等。 2 1 3u n i f i e d p o s u n i f i e dp o s 是u n i f i e dp o i n to f s e r v i c e 的首字母缩写，它是一种为在零售环 境中使用的终端设备的应用软件接口而设计的体系规范。这种规范是独立于操作 系统和编程语言的，其定义的体系结构框图如下图所示： 图2 - 3 u n i f i e dp o s 体系结构框图 7 第二章基本概念 标准p o s 设备被分为几种被称为设备类别的不同类别，例如收银机和p o s 打 印机。每一种统一标准p o s 设备都包括以下组件： 设备种属控制类组件。控制类提供了应用软件和设备种属之间的接口，他 不包括图形组件因而在运行期间不可见。控制类组件被设计成所有对设备种 属控制的改进都是兼容的。因此对于同一设备种属控制类组件的不同服务可 以单独可发( 甚至可以由不同的公司开发) 。 服务类组件，因通过服务接口进行控制而得名。服务类组件被用来控制对 物理设备进行功能性描述，它同时也可以调用有控制类组建件提供的特殊事 件传送方法传送事件给应用程序。 应用软件通过调用遵循统一标准p o s 规范的某种操作平台的a p i 来操控物理 设备( 硬件单元或外围设备) 。一些物理设备支持多种设备种属，例如，某些p o s 打印机具有收银机的功能，某些条形码扫描仪整合了度量的功能。然而对于统一 标准p o s 来说，应用软件对每一种设备种属进行操作时都认为它是独立的物理设 备。统一标准p o s 设备制造商有责任以这种方式提供硬件外围设备。 注意：某种设备由软件而不是用户可见的硬件实现时称其为逻辑设备。 2 1 4j a v a p o s 框架 j a v a p o s 是构建在s u n 公司的j a v ap l a t f o r m 之上的u n 值e d p o s 具体 实现，其达到了应用与操作系统相互独立，同一个应用不经任何修改就可以在基于 不同操作系统且运行有j v m ( j a v av i r t u a lm a c h i n e ) 的p o s 设备上运行或实现互 操作。其体系结构框图如图3 所示 j a v a p o s 应用程序 千 j p o s 库( u n i f i e d p o s 控制服务实现) 0千 m 千 操作系统 士千 物理( 逻辑) 设备 p o s 事件 v m 本地事件 系统事件 设各事件 图2 4 j a v a p o s 框架图 8 第二章基本概念 2 2 软件开发平台部分 2 2 1j a v a p o s 库和j c l ( j a v a c o n f i g u r a t i o nl o a d e r ) & j e rr j a v ae n t r y r e g i s t r y ) 根据j a v a p o s 的定义，p o s 应用程序指使用一个或者多个j a v a p o s 设备的 j a v a 应用程序或者a p p l c t 程序。应用通过j a v a 实现的j a v a p o s 设备接口操作和 访问j a v a p o s 的设备。j a v a p o s 设备分为不同的设备类，u n i f i e d p o s l 7 标准一 共定义了2 3 种设备类，如钱箱、p o s 打印机等j a v a p o s 库和j c l & i e r 的作用 就是对这些设备进行加载、注册和管理，管理设备的服务属性和控制属性。 2 2 2 行业应用引擎 图2 - 5 j a v a p o s 库结构图 外部应用在引擎的规范下可以方便地扩展，同时引擎还为后台支持提供通用 接口。 2 2 - 3 税控模块和银行模快 税控收款机由两个模块组成，即商业模块以及税控模块商业模块完成商业的 销售、统计以及进、销、存管理功能；税控模块完成税控功能，即对每一次交易 过程进行税控管理，实现报税、完税等功能，从而达到符合国家标准要求的控税 过程。这两个模块在功能上完全独立，商业模块为税控模块提供数据来源以及功 能入口，税控模块向商业模块提供功能接口。 2 2 4 商业引擎 该模块在整个j a v a p o s 平台体系处于最上层，是直接与商业应用层接口的模 块。它为应用层提供了统一的j a v ap o s 设备使用方法和规范的应用开发方法。 商业引擎采用了事件处理机制，它提供了商业事件的基类，每一个商业事件 均从该基类派生，引擎统一对这些事件按顺序进行集中调度与执行；它还对底层 设备进行统一管理，将底层设备上产生的动作转化为驱动商业过程的事件，并向 9 第二章基本概念 应用层提供设备使用方法，从而达到屏蔽j a v a p o s 层的实现细节。该模块为应用 层提供了规范的开发流程和执行机制，使得应用层与底层设备之间真正独立开 来，是应用层开发的支撑模块。 1 0 第三章国内外现状和趋势 第三章国内外现状和趋势 目前，世界各地的零售商为使自己的p o s 设备具有某一、两种新的p o s 功能 而不得不更新甚至替换整个硬件和软件系统。为了给p o s 设备增加新的功能而减 少不必要的支出，美国国家零售体系联盟( n r f - _ n a t i o n a lr e t a i lf e d e r a t i o n ) 的分支机构零售终端技术标准协会( a r t s - - a s s o c i a t i o no fr e t a i lt e c h n o l o g y s t a n d a r d s ) 所制定的标准在p o s 解决方案u n i f i e d p o sj 下发挥着愈来愈重要的作 用 3 1 目前主要的u n i f i e d p o s 实现方法 u n i f i e d p o s 标准与编程语言和运行环境是完全无关的，在体系上，它将p o s 设备分成了控制层和服务层两层。其中控制层对应用提供该设备所有功能接口， 而服务层通过调用底层设备的驱动实现这些功能，服务层对底层驱动的方法和操 作进行了规范。u n i f i e dp o s 体系规范在零售业，银行，税务等行业的终端设备上 有着广泛的应用。目前主要有两种实现方案：基于o l e 的o p o s 和基于j a v a 的 j a v a p o s 。 3 1 1o p o s 实现及其发展概况 3 1 1 1 0 p o s 体系结构概况 o l e p o s 为p o s 设备提供了一个开放的设备驱动架构，允许p o s 设备方便 的加载到基于微软操作系统的p o s 系统上来使用，它同时满足u n i f i e d p o s 标准 和微软的o l e 2 x 体系规范。o p o s 的最终目的是： 1 定义一套基于w i n 3 2 平台p o s 设备的框架 2 定义一套完善的支持各种p o s 解决方案的设备接口 o l e p o s 对于p o s 设备的控制遵从于a c t i v e ) ( 控制规范，它为相关应用程 序提供必要的方法，属性和事件。整个控制过程在运行期间不可见，它与应用程 序的交互仅限于应用程序对方法或属性的调用以及控制层对方法，属性和事件的 返回。o p o s 主要定义了： 设备种属一个设备种属是一类具有相同的方法，事件和属性的设备，例 如提款机和p o s 打印机。同时一个设备也可以属于多个不同的设备种属。 控制模块为应用程序提供某一设备种属相关的方法，事件和属性。 服务模块由控制模块调用，向控制模块反馈其调用的具体设备的方法， 同时也可以调用控制模块的方法来向应用程序传递事件。 第三章国内外现状和趋势 图3 - 1 o l ep o s 定义的体系结构框图 3 1 1 2 应用程序对o p o s 控制的调用过程 取得控制模块 如果需要的话准备事件 调用打开方法打开一个服务并与控制模块相连 调用申请方法获取对物理设各的独占( 设备应是可被独占的，对于 一些共享设备也可被独占) 设置设备使能属性为真使物理设备可操作( 对于共享设备不用申 请即可使能) 使用设备 设置设备使能属性为加使物理设备不可操作 调用释放方法释放队伍里设备的独占享用 调用关闭方法从控制模块中脱离服务 如果需要的话释放事件 关闭控制模块 3 1 1 3o p o s 的发展概况 由于w i n d o w s 系统强大的系统功能，完善的接口调用技术，良好的互操作性， 大量的设备都在使用w i n d o w s 系统，这也使o p o s 在目前的p o s 设备中占有主导地 位。1 9 9 5 年3 月，美国成立了o l ep o s 标准制订核心小组，后又成立了o l ef o r r e t a i l p o sc o m m i t r e e ( 由a t t ，s e i k oe p s o n ，p o s ts o f t w a r ei n t e r n a t i o n a l 及m jc x r o s o f t 等组成) ，井提出了o l ep o s m 推荐文本。1 9 9 5 年7 月日本微软、 n e c 、t e c 、s e i k o e p s o n 、日本a t t ，富士通等6 家公司发起成立了推进p o s 系统 1 2 第三章国内外现状和趋势 标准化的团体：o l ep o s 技术协会( 英文名称o l ep o s t e c h n o l o g y ，j a p a n ，简称 o p o s j ) 1 9 9 6 年4 月发布 o l ef o r r e t a i lp o s 日本版规格书1 0 版 除了 同本p o s 一1 组织外。在欧洲也成立了相应的组织o p o s e u r o p e ，成员有o l i v e t t i 和s i m e n s 。据来自日木的最新提供资料，符合o l e 各种版本的p o s 共有n e c 、 s h a r p ，n c r 、f u j i t s u 、e p s o n 、m i t s u b i s h ，t o s h i b a 、h i t a c h i 、t o m r o m ? i b m ? t o w a 等1 9 个公司计5 0 个不同产品、应用程序共2 4 个公司计2 8 个产品，还有 很多外设已在日本p o s j 登录。 3 1 2j a v a p o s 的发展概况 由于o p o s 限定了设各使用的操作系统，不利于p o s 应用的可移植性和互操作 性基于这样的原因，p o s 规范委员会在o p o s 的基础上又制定j p o s 规范j p o s 不 再依赖特定的操作系统，而是构建在s u n 公司的j a v ap l a t f o r m 之上，应用与操作 系统相互独立，同一个应用不经任何修改就可以在基于不同操作系统且运行有 j v m ( j a v av i r t u a lm a c h i n e ) 的p o s 设备上运行或实现互操作。1 9 9 7 年4 月，首 届j a v a p o s 信息会议在美国亚特兰大举行，在会上成立了由s u n ，i b m ，和n c r 公司发起的j a v a p o s 标准协会。并制定了j a v a p o s 相关的技术白皮书。1 9 9 8 年3 月，j a v a p o s 标准1 2 版发布标志着j a v a p o s 体系结构的全球规范化。到目前为 止，有如下一些公司成为j a v a p o s 协会年度会议的主要发起者：j c p e n n y ，s e a r s ， h o m ed e p o t ，n c r ，i b m ，s u nm i c r o s y s t e m s ，e p s o n ，w i n c o rn i x d o r f ，f u j i t s u ， d a t a f i t ，m g v ，u 1 t i m a t et e c h n o l o g y ，r c s ，t r i v e r s i t y ，3 6 0 c o m m e r c e ，s t a r m i c r o n i c s 和b e a r i n g p o i n t 。2 0 0 4 年6 月，j a v a p o s 标准1 8 版已经推出，该 标准对j a v a p o s 体系结构的描述更准确且详细。 3 2 发展趋势 o p o s 只能运行于m i c r o s o f t 的窗口系统之上，不仅在平台方面受到限制， 而且需要支付昂贵的版税，限制了它的发展。s u n 公司于1 9 9 7 年就已经完成了 u n if i e d p o s 的j a v a 实现，形成了j a v a p o s 标准。同时s u n 还专门针对嵌入式系 统制定了j 2 m e 平台，j 2 m e 是一套面向嵌入式的、以j a v a 为基础的开放平台， 大大促进了嵌入式系统在j a v a 方面的发展和应用。由于嵌入式系统和p o s 应用 的特点，嵌入式p o s 将成为未来的主流，而j a v a p o s 将是嵌入式p o s 今后发展的 必然趋势之一。 1 3 第四章e j a v a p o s 平台的设计与实现 第四章e j a v a p o s 平台的设计与实现 4 1e j a v a p o s 总体框架结构设计 作为完全符合j a v a p o s 规范的p o s 平台体系，e j a v a p o s 平台同时还有自己的 特点，其体系结构如下图所示： 图4 1 e j a v a p o s 平台体系结构框图 4 2e j a v a p o s 运行平台 e j a v a p o s 运行平台分成本地实现和j a v a 实现两个大的层次。本地实现由硬 件、操作系统、设备驱动程序、设备管理、j a v a 虚拟机( k w ) 以及j 2 m e 运行 需要的本地方法等组成。 对于设备开发者而言，需要实现设备驱动程序，然后将该设备注册到设备管 理器中，这样新加设备就可以得到设备管理器的管理，并且得到虚拟机的调度。 另外还需要实现j a v a p o s 服务层定义的j a v a 本地方法( 在j a v a 中定义为n a t i v e 】4 第四章e j a v a p o s 平台的设计与实现 的方法) ，本地方法通过调用驱动程序提供的接口实现本地方法的功能，供服务 层调用。 e j a v a p o s 运行平台的j a v a 实现图4 1 的j a v a p o s 部分所示，它包括j 2 m e 平 台的j a v a p o s 支持、事件处理模块、j a v a p o s 支持环境、应用等。 事件处理模块从虚拟机( k v m ) 获得设备事件然后分发给上层模块( 包括 j a _ v a p o s ) ： j a v a p o s 支持系统除了实现u n i f i e d p o s 标准之外，还负责将事件处理模块送 来的事件进行上传、再次分发或者处理。 p o s 应用程序通过调用j a v a p o s 控制层提供的接1 7 1 使用p o s 设备，开发p o s 应用。 p o s 应用软件是种用于单个或多个统一标准p o s 设备的应用软件。标准 p o s 设备在u n i f i e d p o s 规范中被分为几种被称为设备类别的不同类