引言
對(duì)商家進(jìn)行稅控監(jiān)督利國(guó)利民，但如何實(shí)施是需要認(rèn)真考慮的。在我們現(xiàn)有的商業(yè)環(huán)境比如大型商場(chǎng)或超市中，收銀所用為 POS機(jī)，為配合國(guó)家的稅控要求，商場(chǎng)為每臺(tái) POS機(jī)配備了嵌入式稅務(wù)控制器，此項(xiàng)技術(shù)，已由國(guó)家稅務(wù)部門(mén)及相關(guān)單位，在部分省市開(kāi)始試點(diǎn)。
對(duì)于該技術(shù)架構(gòu)，有其不足之處：為每個(gè)終端（POS機(jī)）都配備一個(gè)嵌入式稅務(wù)控制器，對(duì)于商家是一筆不小的開(kāi)銷，經(jīng)營(yíng)成本的增加，意味著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力增大，商家對(duì)此有疑慮是必然的。因此，研究在保證國(guó)家稅控安全基礎(chǔ)上的多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器，盡最大可能減少商家此向方面的開(kāi)支，無(wú)論對(duì)國(guó)家還是對(duì)商家，將是共贏，有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
1無(wú)線多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器架構(gòu)
無(wú)線嵌入式稅務(wù)控制器是人們最容易想到的多對(duì)一架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式，其架構(gòu)如圖一所示，它包括三個(gè)模塊，一個(gè)模塊用于無(wú)線接收多個(gè)終端傳來(lái)的數(shù)據(jù)；一個(gè)模塊是稅控處理芯片，里面包括可信驗(yàn)證及稅控流程處理程序，再一個(gè)模塊就是嵌入式設(shè)備模塊，也即常規(guī)的嵌入式硬件。
該種控制器與終端采用無(wú)線連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不足之處：一是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的速度較慢，運(yùn)行效率較低；二是無(wú)線接入的穩(wěn)定性不是很好，難以保證數(shù)據(jù)不出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤 ；

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2有線多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器架構(gòu)
有線多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)與終端進(jìn)行連接，以提高從終端到嵌入式稅務(wù)控制器的數(shù)據(jù)傳輸速度和準(zhǔn)確性。同時(shí)，為減少稅務(wù)控制器的體積，我們可以把有線多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器做成類似于網(wǎng)絡(luò)集線器的形式，每個(gè)端口接一個(gè)終端，形式如圖二所示。不妨我們稱圖二的有線多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器為集線嵌入式稅務(wù)控制器，它的功能要比集線器復(fù)雜許多，它不僅接收數(shù)據(jù)包，還要運(yùn)行有關(guān)稅務(wù)控制軟件程序來(lái)進(jìn)行稅控流程處理。
有線多對(duì)一嵌入式控制器
 

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3多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器的功能及數(shù)據(jù)處理流程
3.1 一般嵌入式稅務(wù)控制器的功能： 在大型超市或賣場(chǎng)，顧客在購(gòu)買商品時(shí)，需到收銀臺(tái)交款，對(duì)于某個(gè)具體終端，顧客購(gòu)買的商品被一筆筆地錄入到計(jì)算機(jī)中并通過(guò)線路傳給嵌入式稅務(wù)控制器，嵌入式稅務(wù)控制器在收到該顧客的全部所購(gòu)商品數(shù)據(jù)后進(jìn)行總金額計(jì)算、生成流水號(hào)、為該數(shù)據(jù)附加稅控碼、查詢稅控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)獲得相關(guān)稅種稅目、計(jì)算稅后總金額并將數(shù)據(jù)傳給收款機(jī)進(jìn)行打印等。
3.2 多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器的數(shù)據(jù)處理流程：

對(duì)于多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器，由于它要同時(shí)處理多個(gè)終端的數(shù)據(jù)，因此，它必須輪循每個(gè)終端中每個(gè)顧客每筆商品的數(shù)據(jù)輸入。同時(shí)，為使某個(gè)終端一旦已將顧客所購(gòu)商品全部錄入后，能盡快打印小票給顧客，我們?cè)诳刂破髦羞\(yùn)行多線程程序以保證數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性?？刂破鞴策\(yùn)行4個(gè)線程：線程1：輪循接收每個(gè)終端（收款機(jī)）的數(shù)據(jù)，將每個(gè)收款機(jī)的每筆數(shù)據(jù)排隊(duì)到相應(yīng)隊(duì)列；線程2：將已完成數(shù)據(jù)錄入（收款）的隊(duì)列號(hào)登記到有關(guān)表中； 線程3：將已完成數(shù)據(jù)錄入（收款）的隊(duì)列進(jìn)行計(jì)算；將計(jì)算結(jié)果寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)； 線程4、將已完成數(shù)據(jù)累加（求和）的顧客數(shù)據(jù)由嵌入式設(shè)備附加稅控碼及其它稅控?cái)?shù)據(jù)后，返回對(duì)應(yīng)終端進(jìn)行打印。
4 多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器的實(shí)現(xiàn)方案
對(duì)于單處理器的多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器而言，無(wú)論是有線連接還是無(wú)線連接，都存在嵌入式設(shè)備的處理能力有限這一瓶徑問(wèn)題，當(dāng)終端較多時(shí)，瓶徑矛盾會(huì)更加突出，甚至有可能出現(xiàn)控制器因“不堪重負(fù)”而“罷工”的局面。為此，我們提出了 3個(gè)解決該問(wèn)題的辦法
4.1 通過(guò)增加單處理器嵌入式稅務(wù)控制器的數(shù)量實(shí)現(xiàn)“多對(duì)一”：     該辦法是通過(guò)減少終端與嵌入式稅務(wù)控制器的連接數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)商場(chǎng)稅控的“多對(duì)一”，比如商場(chǎng)有 20臺(tái) POS機(jī)，我們就用 4-5個(gè)嵌入式稅務(wù)控制器而不是一個(gè)來(lái)連接這些終端。這樣，在收款機(jī)（終端）數(shù)量一定的情況下，單個(gè)嵌入式稅務(wù)控制器連接的終端數(shù)減少，從而降低了負(fù)載計(jì)算量。但這樣做存在兩個(gè)問(wèn)題：一是沒(méi)有從根本上解決商家所關(guān)心的最大限度降低采購(gòu)成本問(wèn)題；二是由于嵌入式稅務(wù)控制器的增加，每月在為稅務(wù)局進(jìn)行嵌入式稅務(wù)控制器上的數(shù)據(jù)匯總及常規(guī)維護(hù)等方面都增加了不少負(fù)擔(dān)；
4.2 利用并行計(jì)算分擔(dān)嵌入式稅務(wù)控制器上的任務(wù)載荷來(lái)實(shí)現(xiàn)“多對(duì)一”：

該辦法是通過(guò)將一部分單處理器嵌入式稅務(wù)控制器上的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)移到與之能進(jìn)行并行計(jì)算的 PC機(jī)上，嵌入式稅務(wù)控制器與終端的連接數(shù)量會(huì)明顯增加，從而提高多對(duì)一的實(shí)際效益。其多對(duì)一數(shù)據(jù)處理架構(gòu)如圖三所示：

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此時(shí)，在該嵌入式稅務(wù)控制器上的處理流程變動(dòng)如下： 線程1、2與前相同； 線程3、嵌入式稅務(wù)控制器執(zhí)行MPI_PROC_NULL（空進(jìn)程），PC機(jī)作為 slave執(zhí)行嵌入式稅
務(wù)控制器的計(jì)算任務(wù)：對(duì)某個(gè)已完成數(shù)據(jù)輸入的隊(duì)列計(jì)算金額總和及將該結(jié)果寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中； 線程4、嵌入式稅務(wù)控制器負(fù)責(zé)收集 PC機(jī)的計(jì)算結(jié)果信息，對(duì) PC機(jī)的計(jì)算結(jié)果附加稅控碼，通知對(duì)應(yīng)終端打印帶有稅控碼的小票。 此辦法的優(yōu)點(diǎn)是架構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是需對(duì)稅控軟件增加并行計(jì)算，編程及維護(hù)難度增加。[!--empirenews.page--]
4.3 使用雙處理器嵌入式稅務(wù)控制器實(shí)現(xiàn)“多對(duì)一”：
該方法不需在軟件設(shè)計(jì)上增加并行計(jì)算，原有的稅控軟件可直接移植到嵌入式稅務(wù)控制器中即可使用。該嵌入式稅務(wù)控制器采用雙處理器，共享內(nèi)存，其它如嵌入式的IO、網(wǎng)卡、稅控芯片及閃存 flash的連接與單處理器相同。此時(shí)控制器的算法依然采用多線程技術(shù)，只是由于現(xiàn)在增加了處理器的數(shù)量，線程的調(diào)度、運(yùn)行效率將大大提高。
5 多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：
我們采用 FPGA技術(shù)進(jìn)行多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器設(shè)計(jì)。
FPGA（Field Programmable Gate Array，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列），可提供高性能的數(shù)據(jù)和控制處理功能，具有規(guī)模大、可重復(fù)編程、開(kāi)發(fā)投資小等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中應(yīng)用得越來(lái)越廣。因此，利用 FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器是較好的設(shè)計(jì)方案。
在本文，使用Xilinx 的 VirtexO-4 FX進(jìn)行設(shè)計(jì)，VirtexO-4 FX內(nèi)建 PowerPC雙處理器，能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速并行處理，效能提升很大。VirtexO-4 FX FPGA包含高性能的可編程架構(gòu)、嵌入式 PowerPC處理器和 3.125Gbps收發(fā)器，從而成為嵌入式稅務(wù)控制器的理想選擇。實(shí)現(xiàn)方案如圖四所示。
 

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6 結(jié)束語(yǔ)
采用多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器是降低商家稅控系統(tǒng)采購(gòu)成本，進(jìn)而順利推進(jìn)商業(yè)稅控自動(dòng)化的非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。在本文，分析了無(wú)線、有線兩種連接嵌入式稅務(wù)控制器的組成形式，提出了用并行架構(gòu)及雙處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器的設(shè)計(jì)思想，提出了多對(duì)一嵌入式稅務(wù)控制器硬件實(shí)現(xiàn)的基本方法，即 FPGA方法。用并行架構(gòu)和采用集線嵌入式稅務(wù)控制器及多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)多對(duì)一是本文的創(chuàng)新點(diǎn)，它為更好地提高現(xiàn)有嵌入式稅務(wù)控制器的處理效率、減少商場(chǎng)采購(gòu)壓力、和在現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的稅務(wù)控制等方面提供了更深層次的設(shè)計(jì)思路和解決辦法。