基于A(yíng)RM7和CPLD的數字公交站亭系統設計

摘要：提出了一種基于ARM7 和CPLD 架構的數字公交站亭系統。系統通過(guò)GPRS 模塊與公交控制中心實(shí)時(shí)通信，使用CA 認證保證通信的安全性，采用兩塊SRAM 組成具有“乒乓邏輯”的高速緩存確保顯示數據的連續性，可實(shí)現同一站亭多條線(xiàn)路信息動(dòng)態(tài)顯示、實(shí)時(shí)車(chē)輛到站預報、公眾信息發(fā)布、線(xiàn)路信息及時(shí)更新以及系統在線(xiàn)升級等功能，具有實(shí)時(shí)性好、安全性高，可擴展性強等特點(diǎn)。

　　針對現有印刷公交站亭提供信息少、無(wú)法提供車(chē)輛到站預報、增加線(xiàn)路或者修改線(xiàn)路信息麻煩等不足，本文提出了一種新數字公交站亭系統。該系統基于ARM7 和CPLD 架構，通過(guò)GPRS 與公交控制中心通信，采用CA 認證保證通信的安全性，能實(shí)現實(shí)時(shí)車(chē)輛到站預報、公眾信息(如天氣預報、重要新聞、交通路況、緊急狀態(tài)信息)發(fā)布、線(xiàn)路信息及時(shí)更新以及系統在線(xiàn)升級等功能，具有實(shí)時(shí)性好、安全性高，可擴展性強等特點(diǎn)，有助于全面提升城市公交站的信息服務(wù)水平。

　　1 數字公交站亭系統總體結構及工作原理

　　該系統分為控制中心、站亭終端通信模塊、站亭終端控制模塊、站亭終端顯示模塊四個(gè)部分，總體結構框圖如圖1，各個(gè)部分組成和工作原理介紹如下：

　　(1) 控制中心：負責全市或者某區域公交車(chē)運行情況的監控，包括：信息采集、信息處理、公交實(shí)時(shí)調度、站臺顯示控制等功能?？刂浦行耐ㄟ^(guò)GPRS 與每個(gè)站亭終端建立無(wú)線(xiàn)通信，實(shí)現對站亭終端的相關(guān)控制。此外，控制中心還根據安裝在公交車(chē)輛上的GPS 定位車(chē)輛位置，結合車(chē)輛速度和路況信息，實(shí)時(shí)更新車(chē)輛到站時(shí)間預報。

　　(2) 站亭終端控制模塊：由核心芯片 ARM 和其外圍器件組成，通過(guò)GPRS 模塊接收控制中心下發(fā)的信息幀，執行由控制中心發(fā)出的控制命令，并根據控制中心發(fā)出的顯示信息，完成字庫查找，寫(xiě)入由兩塊SRAM 組成的高速數據緩存，兩塊SRAM 采用“乒乓邏輯”，即某一時(shí)刻ARM 芯片向一片SRAM 寫(xiě)入顯示數據，另一片此時(shí)被CPLD 讀取，二者輪流切換，保證數據的高速性和顯示的連續性。為保證系統的安全性，每個(gè)站亭終端都有一個(gè)密鑰，此密鑰在設備初始化的時(shí)候寫(xiě)入，外部接口不能訪(fǎng)問(wèn)到此密鑰信息，ARM 根據此密鑰完成對接收信息幀的解密，如果遇到無(wú)法完成驗證的信息幀，系統認為該信息幀被篡改，予以丟棄。此外，由于每個(gè)站亭終端需長(cháng)時(shí)間連續工作，為了防止溫度過(guò)高使系統工作不正常甚至導致火災，每個(gè)站亭終端裝有散熱裝置，包括溫度傳感器和散熱風(fēng)扇， ARM 通過(guò)溫度傳感器獲取站亭終端內部的溫度，一旦發(fā)現溫度超過(guò)設定值，立即啟動(dòng)散熱風(fēng)扇，保證系統能長(cháng)期工作。

　　(3) 站亭終端顯示模塊：由 CPLD、LED 掃描驅動(dòng)電路、LED 點(diǎn)陣顯示屏組成，CPLD讀取由兩塊SRAM 組成的高速緩存中的數據，完成對LED 顯示屏的掃描驅動(dòng)過(guò)程，其內部固化的數字邏輯產(chǎn)生屏幕顯示控制信號，包括串行數據移位信號、數據鎖存信號、行掃描信號等，LED 顯示屏行掃描電路和列數據電路根據這些信號驅動(dòng)LED顯示屏。

圖 1 系統總體結構框圖