基于A(yíng)RM9的交通違章抓拍設計與實(shí)現

2.2 檢測電路設計

通常從交通指揮燈信號機中輸出的紅燈信號是220V/50Hz 的工頻交流電， 需要設計一個(gè)整流濾波電路將從信號機輸出的交通指揮燈信號變換為T(mén)TL 電平。交通指揮燈信號檢測部分采用一個(gè)光隔隔離內外電路， 從交通指揮燈信號機輸入至檢測板的是220V/50Hz 的交流電， 通過(guò)二級管全波整流后， 得到大約200V 的直流信號， 再經(jīng)過(guò)電阻分壓， 接著(zhù)使用100uF 的電容平波， 獲得5V 左右的直流電， 加到4N25 光隔輸入端， 輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)反向器獲得5VTTL 電平輸出， 轉換電路如圖5 所示。

本系統采用環(huán)形線(xiàn)圈檢測系統， 環(huán)形線(xiàn)圈檢測系統目前國內外使用最廣泛的車(chē)輛檢測系統， 它由3 部分組成： 埋設在路面下的環(huán)形線(xiàn)圈傳感器、信號檢測處理單元( 包括檢測信號放大單元、數據處理單元和通信接口) 及饋線(xiàn)。檢測單元、環(huán)形線(xiàn)圈與饋線(xiàn)線(xiàn)路共同組成一個(gè)LC 調諧電路。此電路中的電感主要決定于環(huán)形線(xiàn)圈的匝數， 環(huán)形線(xiàn)圈是此電路的電感元件; 電容則決定于檢測單元中的電容的大小。當電流通過(guò)環(huán)形線(xiàn)圈時(shí)， 在其周?chē)纬梢粋€(gè)電磁場(chǎng)， 當車(chē)輛行至線(xiàn)圈上方時(shí)， 在金屬車(chē)體中感應出渦流電流， 渦流電流產(chǎn)生與環(huán)路耦合、但方向相反電磁場(chǎng)， 即互感， 使環(huán)形線(xiàn)圈電感量隨之降低， 因而引起電路諧振頻率的上升。只要檢測到此頻率隨時(shí)間變化的信號， 就可檢測出是否有車(chē)輛通過(guò)。振蕩電路設計如圖6 所示。

3 軟件平臺的構建和應用程序的開(kāi)發(fā)

3.1 構建軟件平臺

系統的引導過(guò)程包括以下步驟：

( 1) 處理器重新啟動(dòng)以后， 執行ROM啟動(dòng)代碼。

( 2)ROM啟動(dòng)代碼初始化CPU、內存控制器以及片上設備，然后配置存儲映射。隨后執行bootloader.

( 3) bootloader 將內核從閃存解壓到RAM中， 然后跳到內核的第一條指令處執行。

( 4) 內核初始化各種硬件設備， 掛載根文件系統， 然后執行init 進(jìn)程。

( 5) Init 進(jìn)程裝載運行時(shí)共享庫， 讀取配置文件/etc/inittab,執行腳本/etc/rc.d/rcS.

構建嵌入式軟件平臺需要準備以下工作： 制作內核、創(chuàng )建根文件系統和生成啟動(dòng)代碼bootloader.

3.1.1 制作Linux 內核

采用Linux2.6.12 的內核。在Linux2.6 中， 引入了很多非常有利于嵌入式應用的功能。這些新功能包括實(shí)時(shí)性能的增強、更方便的移植性、對大容量?jì)却娴闹С?、支持微控制器和I/O系統的改進(jìn)等。2.6.12 提供了針對S3C2410 的配置， 使用命令make s3c2410_defconfig, 然后配置內核使用命令make menuconfig,配置體系結構( System Type) , 選擇S3C2410 Implementation,配置處理器類(lèi)型， 選擇ARM9T, 接著(zhù)配置通用選項， 支持網(wǎng)絡(luò )、SYSVIPC 機制、支持ELF 文件格式， 選擇根文件系統為JFFS2, 然后再配置網(wǎng)絡(luò )， 選擇網(wǎng)絡(luò )設備支持， 選擇串口支持、選擇文件系統與網(wǎng)絡(luò )文件系統， 配置USB 設備選項， 由于數碼相機是USB 設備， 我們使用libusb0.1.10 版本的驅動(dòng)支持， 所以需要修改內核源碼usb.c 文件， 不把數碼相機作為USB 存儲設備。編譯內核映像使用命令make zImage, 建立模塊使用命令make modules.

3.1.2 創(chuàng )建根文件系統

根文件系統是所有Unix 系統不可或缺的組件， 頂層目錄/bin、/dev、/etc、/lib、/proc、/sbin 和/usr 是必須的。有幾項工作非常重要， 首先是建立安裝GNU C 鏈接庫， glibc 套件包括若干鏈接庫， 比如數學(xué)鏈接庫libm- 2.2.3.so, 共享c 鏈接庫libc- 2.2.3.so.

除了鏈接庫文件， 還要復制動(dòng)態(tài)鏈接庫及其符號連接。再就是建立設備文件， 按照Unix 的傳統， 任何對象都可視為文件， 所有設備節點(diǎn)都放在/dev 目錄下， 包括zero、random、tty0、tty1、ttyS0、tty、console、mem、null, 另外還需要建立必要的符號連接：

fd- >/proc/self/fd, stdin- >fd/0, stdout- >fd/1, stderr- >fd/2.然后選擇主要的系統命令， BusyBox 無(wú)疑是最方便的套件， 成功安裝后， /bin 目錄下會(huì )出現二進(jìn)制文件busybox, 對需要的命令建立對BusyBox 的符號連接。

為根文件系統選擇文件系統是很重要的工作。JFFS2 文件系統的特點(diǎn)是可被寫(xiě)入、具有永久性、斷電可靠性而且可以壓縮。JFFS2 會(huì )為垃圾回收功能維護空間， 提供斷電可靠性和損耗平衡這兩個(gè)對flash 系統非常重要的特性。由于抓拍系統工作在開(kāi)放式的環(huán)境中， 穩定性、可靠性是首先要考慮的， 所以選擇JFFS2.用mkfs.jffs2 工具程序建立文件系統的映像： mkfs.

jffs2- r rootfs/- o images/rootfs- jffs2.image.

3.1.3 Bootloader 代碼。

Bootloader 主要負責加載內核， 盡管它在系統啟動(dòng)期間執行的時(shí)間很短， 但是非常重要的系統組件， 對嵌入式系統來(lái)說(shuō)是一件特別的工作。Bootloader 是嚴重依賴(lài)于硬件而實(shí)現的， 目前以ARM為基礎的系統還沒(méi)有標準的Bootloader, 針對本系統的硬件特性， 在ppcboot 的基礎上加以修改， 生成適合本系統的啟動(dòng)代碼。

3.2 應用程序的開(kāi)發(fā)

程序主要實(shí)現以下功能： 現場(chǎng)紅燈和線(xiàn)圈信號的采集; 控制相機拍照、保存參數、傳輸照片和刪除照片; 處理按鍵信息并送數碼管顯示; 通過(guò)以太網(wǎng)遠程下載照片， 也可以用U 盤(pán)本地下載照片。應用程序的總體結構如圖7 所示。

系統軟件的設計主要是控制相機的USB 通訊模塊的編寫(xiě)、網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊的編寫(xiě)、信號采集模塊的編寫(xiě)和串口通訊模塊的編寫(xiě)。其中USB 通訊模塊是關(guān)鍵， 需要嚴格遵守數碼相機的通訊協(xié)議; 網(wǎng)絡(luò )傳輸采用客戶(hù)機服務(wù)器方式， 本機作為客戶(hù)機， 工控中心設置為服務(wù)器。檢測信號模塊主要是讀取并口信息， 并口的操作使用端口I/O, 簡(jiǎn)單、操作性強， 并且可以清楚說(shuō)明編寫(xiě)設備驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)所必需的底層硬件控制過(guò)程。在Linux 中有一個(gè)用于輸入的命令inb( address) 和一個(gè)用于輸出的命令outb( value, address) .C 語(yǔ)言的宏擴展實(shí)現了這兩個(gè)函數， 而且不涉及任何函數庫， 但使用這兩個(gè)函數需要一些額外的函數， 函數ioperm( ) 從內核中申請和釋放端口訪(fǎng)問(wèn)權。在Linux 下， 串口一般作為一個(gè)終端接口， 即tty 接口， POSIX.1 定義了一個(gè)查詢(xún)和操作終端的標準接口， 該接口被稱(chēng)作termios,在系統的頭文件中定義。termios 是一個(gè)數據結構和一系列操作這些數據結構的函數， 這些函數一起構成了通用的終端界面， 提供對終端的有效控制操作， 使得系統具有復雜的異步串口設備處理能力。

程序處理流程如圖8 所示。

4 結束語(yǔ)

該數碼電子警察系統采用高分辨率的數碼相機， 清晰度高， 在運行的過(guò)程中， 抓拍成功率達到98%, 照片合格率達到95%, 誤拍率低， 適用于各種惡劣的環(huán)境條件。采用實(shí)時(shí)性高的Linux2.6.12 的內核， 提供對S3C2410 的專(zhuān)門(mén)的支持。該系統穩定、可靠、實(shí)時(shí)性強， 且完全自主開(kāi)發(fā)， 可有效控制成本， 有很強的市場(chǎng)競爭力。結合圖像處理技術(shù)， 構建數碼視頻電子警察系統有更廣闊的前景， 這將是下一步開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。