1 系統(tǒng)功能描述
本系統(tǒng)以ADI的Blackfin 16/32-Bit Processor為硬件核心，應(yīng)用無線通信網(wǎng)技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)，通過移植嵌入式、操作系統(tǒng)Linux,實(shí)現(xiàn)一個(gè)便攜式大貨車超載、超速實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集貨車的重量與速度，用CAN總線與系統(tǒng)中心聯(lián)系，經(jīng)過系統(tǒng)處理分析得出結(jié)果。當(dāng)貨車超重或超速時(shí)，向駕駛室發(fā)出警告；同時(shí)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將分析結(jié)果傳送到交管中心，作為處罰與管理的依據(jù)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1：
圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
3.1.2系統(tǒng)配置
根據(jù)系統(tǒng)功能以及設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的要求，開發(fā)此系統(tǒng)需要以下主要配置：
（1）開發(fā)環(huán)境：Blackfin 16/32-Bit Processor系統(tǒng)
（2）開發(fā)語言：C /C++語言
（3）硬件基礎(chǔ)：ADI公司Blackfin 16/32-Bit Processor
開發(fā)板上大部分硬件，包括ADI公司Blackfin 16/32-Bit Processor，64MNAND FLASH，TFT液晶LCD，等；另外還有凌陽SPACE061A；HX711測(cè)重專用芯片；霍爾開關(guān)件AH44E；GPRS模塊。
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)是以ADI公司Blackfin 16/32-Bit Processor為中心，附加外部測(cè)速模塊、測(cè)重模塊、GPRS發(fā)送模塊和存儲(chǔ)模塊等構(gòu)成系統(tǒng)整體。由ADI公司Blackfin 16/32-Bit Processor控制整個(gè)系統(tǒng)工作，整體結(jié)構(gòu)如圖2:
3.2.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
（1）硬件結(jié)構(gòu)
硬件組成主要包含兩部分，一是開發(fā)平臺(tái)的硬件系統(tǒng)，二是擴(kuò)展硬件系統(tǒng)。
結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，開發(fā)板平臺(tái)上使用的是核心板、LCD、音頻、電源和各種接口；擴(kuò)展硬件系統(tǒng)包含了主要功能模塊有測(cè)速、測(cè)重、GPRS。
（2）主要硬件介紹
① 測(cè)重模塊，使用壓力傳感器采集重力信號(hào)，使用HX711電子稱專用芯片對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理。經(jīng)過HX711處理后直接得到數(shù)字信號(hào)，將四路信號(hào)傳輸至SPACE061A，經(jīng)過換算處理后得到精確的貨車質(zhì)量，再傳輸?shù)絊3C2410 ARM。
② 測(cè)速模塊，在與傳動(dòng)軸相連的轉(zhuǎn)盤上放置四個(gè)磁鋼，當(dāng)磁鋼經(jīng)過霍爾開關(guān)時(shí)，霍爾開關(guān)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖。將AH44E的輸出端連接到SPACE061A的IOB3(外部中斷2輸入口)，由SPACE061A對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并同時(shí)計(jì)時(shí)，通過SPACE061A的處理得到精確的速度值，再通過總線將速度傳輸?shù)絊3C2410 ARM CPU。
③顯示模塊，LCD顯示器，將速度和重量顯示出來，用以提示駕駛員。
④聲音模塊，該模塊也采用ADI公司Blackfin 16/32-Bit Processor自帶的，ADI公司Blackfin 16/32-Bit Processor有強(qiáng)大的無聲音處理功能，聲音模塊也是用于提醒駕駛員，以達(dá)到減少交通事故的目的。
⑤總線模塊，這里采用CAN（Controller Area Network）總線，CAN總線在汽車上使用比較廣泛。CAN總線是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，具有穩(wěn)定可靠，連線簡(jiǎn)單（就兩根線），組網(wǎng)消費(fèi)低，速度比串口快，能長距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。
⑥GPRS模塊， 使用SIM300_v7.03自行開發(fā)完成，可以實(shí)現(xiàn)電話、短信、上網(wǎng)的功能，通過UART接口與ADI公司Blackfin 16/32-Bit Processor通信。
3.2.2系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
大貨車實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，是安裝在大型貨車上，不斷地檢貨車的重量和速度。當(dāng)有超重或超速的情況，將這些信息記錄下來，并發(fā)送到監(jiān)管中心（如交管局等）。這樣能夠大大減少大貨車的管理流程，降低成本，并能很大程度上提高監(jiān)管效率，減少交通事故的發(fā)生。
本系統(tǒng)主要采用C語言，另有少量的匯編語言編程，軟件程序主要分為三大部分，分別是：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析和發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)要包括貨車自身的一些信息，用于明確車的身份，程序流圖如圖3：
圖3.3 程序流圖
3.3 系統(tǒng)總體流程
該系統(tǒng)主要運(yùn)用嵌入式技術(shù)和GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)大型貨車實(shí)時(shí)跟蹤，以防止由于大貨車超載、超速給公共交通道路帶來的損害和對(duì)交通安全的隱患。根據(jù)系統(tǒng)要完成的功能，采用模塊化程序設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為重量獲取、速度獲取、數(shù)據(jù)分析、發(fā)送數(shù)據(jù)、發(fā)送警告五大模塊。程序流圖如圖4：
圖4 貨車監(jiān)控系統(tǒng)工作原理圖
速度獲取：啟動(dòng)系統(tǒng)后，每隔一段時(shí)間讀取一次貨車速度。該模塊的主要功能時(shí)獲取速度，并將速度數(shù)字化，以便進(jìn)行判斷和下一步的處理。
重量獲�。�重量的獲取要求要有一定的條件，在高速行駛過程中，由于車身不停地晃動(dòng)，這時(shí)測(cè)出的重量偏差會(huì)比較大；而在低速行駛中測(cè)速，準(zhǔn)確度大大提高。重量獲取模塊是將速度采集回系統(tǒng)，并將速度數(shù)字化，得到準(zhǔn)確的速度值，以便下一步的處理。
發(fā)送警告：發(fā)送警告的目的是及時(shí)提醒駕駛員，以減少事故的發(fā)生。發(fā)送警告是要以速度和重量為依據(jù)，形式可以是以顯示當(dāng)前的重量和速度，也可以是輸出的段音頻。
發(fā)送數(shù)據(jù)：發(fā)送數(shù)據(jù)是為了管理和處罰提供依據(jù)。當(dāng)違反交通規(guī)則達(dá)到一定的程度時(shí)，將違規(guī)信息通過GPRS發(fā)送到監(jiān)管中心（如交管中心），并在監(jiān)管中心存檔。
數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)分析是系統(tǒng)的主要抉擇模塊，通過判斷重量、速度等值，規(guī)定一定的尺度，決定什么時(shí)候開始測(cè)速，什么時(shí)候開始測(cè)重，什么時(shí)候發(fā)送數(shù)據(jù)等。 |
