嵌入式控制器在收费车道上的应用.doc

嵌入式控制器在收费车道上的应用 ? 66?北方交通2010 嵌入式控制器在收费车道上的应用 杜旭强 (辽宁省高速公路管理局鞍山管理处,鞍山114000) 摘要:介绍了嵌入式车道控制器的技术特色,组成和功能. 关键词:嵌入式;车道控制器 中图分类一9:U495文献标识码:B文章编号:1673—6052(2010)10—0066—02 嵌入式车道控制器是革命性的将微电子控制技 术,嵌入式SOC(片上系统),FPGA(现场可编程门 阵列)与公路收费行业的应用相结合而研制开发的 嵌人式车道控制器,他完全取代了Pc式收费系统, 弥补了PC式收费的缺陷. 1嵌入式车道控制器技术特点 (1)采用结合了ARM和多媒体处理技术的Soc (片上系统)硬件平台,以arm—linux为内核,使整 个结构更加简洁. (2)使用CAN总线(工业现场总线)作为车道 外设的通信总线.大大增加了外设灵活性和可扩展 性,降低施工成本,施工布线更加方便,使车道控制 机随时检测到外设的使用情况.从而提高了响应速 度和工作稳定性,降低故障率. (3)嵌入式Linux操作系统以功能强大又易于 移植而正在被广泛采用,成为新兴的力量,使车道收 费软件拥有天生的高效率和安全性,其良好的透明 性和可控性是一些商业操作系统以及商业开发工具 所无法比拟的,也避免了病毒的人侵,使得收费原始 数据更加安全可靠. (4)低功耗无需增加辅助散热,节约能源,降低 了噪声,低辐射,使收费亭狭小的工作环境得到了改 善,更能体现以人为本,创造和谐的思想. (5)运用现代大型数据库设计理念做理论指 导,采用数据控制业务而不是结构控制业务的架构, 这样的数据架构有很强的通用性和扩展性,数据记 录采用闪存,数据读取时间可达到纳秒级. (6)操作系统和应用软件都固化在板上Nor- Flash里面,就相当于PC机的硬盘.FLASH上的内 容,包括bootloader都可通过手写工具来更新升级. (7)软件开发采用一种交叉编译调试的方法. 交叉编译调试环境建立在宿主机(即一台PC机) 上.开发时使用宿主机上的交叉编译,汇编及连接 工具形成可执行的二进制代码,然后把可执行文件 下载到目标上运行. (8)系统调试也很简单,可以使用串口,以太网 口等将开发所需的宿主机(笔记本电脑)和控制机 相联,从而建立开发环境,即使完全不了解硬件的程 序员也可以移植和开发收费软件. 性能参数如表1所示: 表1 名称参数 启动时间 功耗 电源输入 电源输出 DC24V输出 DC12V输出 DC5V输出 浪涌保护放电电流 浪涌防护级别 显示分辨率 抓拍图片分辨率 接口响应速度 收费数据存储时间 抓拍图片存储时间 MTBF MTTR ≤208 ≤5W 交流电源220V±15%,50Hz~2Hz 20A,220V±l5%.50Hz±2Hz 65W 65W 65W 最大25kA 2.5kV 1024×768 D1(720×576) ≤2Oms ≥180d ≥10od ≥50o0oh ≤lh 2嵌入式车道控制器组成及功能 2.1ETC组成 采用立柱式框架集成设计,由电源单元,EN— Rc—R2核心模块,走线单元,I/O单元和进线单元 组成. 可选视频模块,字幕叠加模块,车险模块,PLC 载波控制模块 第10期杜旭强:嵌入式控制器在收费车道上的应用?67? 2.2ETC功能 (1)按规定的收费流程控制收费亭及车道设 备,完成收费操作; (2)采集原始操作数据和交通流数据; (3)将收费数据及图像文件上传到收费站计算 机系统,同时接受其下传的数据和管理指令; (4)采集车道摄像机摄取的通行车辆的图像, 具有字符叠加功能(可选后),在车道图像上进行数 据叠加并对图像进行压缩存储; (5)车道摄像机的视频图像提供必要信息,通 过字符叠加设备叠加在视频图像上; (6)在收费车道与收费站之间的通讯出现故障 时,车道控制机能独立工作并存储不小于30d的原 始收费处理数据,在通信线路恢复后自动将存储的 数据上传给上级计算机系统; (7)在误操作或掉电等非正常情况下,收费处 理数据不被破坏; (8)系统恢复简单,易于操作; (9)具有对所连接的外部设备的自检功能; (10)能直观地显示车道设备的工作状况. 2.3电源单元 电源单元主要有断路器,浪涌保护器,DC12/ 5V,DC24V电源组成.主要为收费车道的设备提供 AC220V,DC12V,DC5V,DC24V电源,并且配有防 雷保护装置. 2.4ETC核心模块 ETC核心模块构成嵌入式车道系统的硬件和软 件部分,硬件包括处理器/微处理器,存储器及外设 器件和I/O端口,图形控制器等.软件部分包括操 作系统软件(OS)和应用程序编程. 2.5走线单元 走线单元是为了嵌入式车道控制柜内连接上下 2个单元之