基于A(yíng)RM的六相位交通信號機設計

由此得到信號周期時(shí)長(cháng)為192 s，各方向信號燈時(shí)長(cháng)如表2所示。實(shí)際控制中，應根據各相位車(chē)流量情況對各相通行時(shí)間作適當調整。

2 系統硬件設計
2．1 硬件總體設計
信號機作為一個(gè)典型的嵌入式系統，其設計應以應用為中心，做到軟硬件可裁剪。本文選用LM3S8962作為主控芯片，根據信號機的功能要求，并結合LM3S8962的芯片特性，設計的信號機系統硬件框圖如圖2所示。

2．2 微處理器、存儲器模塊
嵌入式微處理器是整個(gè)嵌入式系統的核心。LM3S8962是Luminary Micro公司的基于ARM Cortex-M3內核具有32位RISC性能的微處理器，提供豐富的片上資源，包括256 KB FLASH，64 KB SRAM，4個(gè)32位通用定時(shí)器、同步串行接口(SSI)、10／100以太網(wǎng)控制器、6組共42個(gè)GPIO端口等，支持嵌入式實(shí)時(shí)操作系統μC／OS-Ⅱ，適合于關(guān)注成本的片上系統級應用。
LM3S8962具有256 KB FLASH空間，FLASH是一種不揮發(fā)性?xún)却?，由一組可獨立擦除的1 KB區塊構成。本系統軟件占用空間小，使用LM3S8 962自帶的FLASH存儲空間完全能夠滿(mǎn)足系統要求。因此，本文將μC／OS-Ⅱ系統內核、控制軟件存放于第0～253區塊，控制參數存放于第254 255區塊。這樣能夠降低系統復雜度，提高數據訪(fǎng)問(wèn)速度。
2．3 信號燈、倒計時(shí)模塊
本文為信號機設計了6個(gè)相位機動(dòng)車(chē)及人行道共6×2×3+2×2×2=44路信號的控制。由LM3S8962的PB3-PB5，PB0-PB2，PC4-PC6，PD0-PD2，PE0-PE2，PF0／PF1／PG0這6組GPIO端口分別輸出1～6相位LED信號燈的控制信號。
本文采用8段LED數碼管作為信號機的倒計時(shí)顯示組件。6個(gè)相位及人行道均采用兩位數碼管，共6×2+4×2=20個(gè)兩位數碼管。利用LM3S89 62自帶的同步串行接口(SSI，對應于PA2～PA5 GPIO端口)，配置SSI為主模式，使用Freeseale SPI幀格式，通過(guò)SSI每次向外發(fā)送16位數據(包括8位段碼和8位位碼)，再利用兩片級聯(lián)的74HC595芯片將16位串行數據轉換為16位并行數據輸出，達到將段碼、位碼同時(shí)輸出的目的。
2．4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘、以太網(wǎng)接口模塊
信號機執行多時(shí)段控制模式時(shí)，需要根據實(shí)時(shí)時(shí)間執行對應時(shí)段的控制方案，并且為方便用戶(hù)校對，需要在液晶界面上顯示實(shí)時(shí)時(shí)間。本文選用DALLAS公司的時(shí)鐘芯片DS1302，該芯片能夠對年、月、日、周、時(shí)、分、秒計時(shí)，具有閏年補償功能。使用LM3S8962的3個(gè)GPIO端口PA0，PA1，PA6分別控制DS1302的RST復位線(xiàn)、I／O數據線(xiàn)、SCLK串行時(shí)鐘線(xiàn)，將命令或數據按每次1個(gè)字節或31個(gè)字節的觸發(fā)模式傳入時(shí)鐘寄存器或移出RAM寄存器，實(shí)現LM3S8962與DS1302之間的同步通信，從而為信號機提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。