基于S3C44B0X智能交通信號機的設計
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1 引 言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/171636.htm目前，國內的信號機主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)采用8/16位單片機作為處理器，交通控制功能簡(jiǎn)單、方案單一，以RS232 或RS485 為通訊方式，難以與控制中心聯(lián)網(wǎng)以及實(shí)現區域交通協(xié)調控制，不能適應現代化大路口交通控制的要求；另一類(lèi)則是基于工控機或PC104，功能雖然強大，但由于工控機或PC104都是按通用計算機標準設計，并非專(zhuān)門(mén)針對信號機應用設計，該類(lèi)信號機硬件結構復雜且許多功能并不需要，成本也高。國外的信號機(如西門(mén)子公司的2070 和美國的EAGLE) 開(kāi)發(fā)起步早，水平高，已有各種自適應聯(lián)網(wǎng)型信號機產(chǎn)品，但一般不適用于中國混合交通的實(shí)際情況，且價(jià)格昂貴，操作不方便[1]。
信號機是一個(gè)典型的嵌入式系統，嵌入式系統是以應用為中心來(lái)設計，對功能、性能、可靠性、成本、功耗、體積等有嚴格要求，既要滿(mǎn)足智能交通系統對信號機智能化、多功能化的要求，又要最大化信號機的性?xún)r(jià)比，因此本文設計選擇基于ARM 核的32 位嵌入式RISC 處理器S3C44B0X來(lái)完成智能交通信號機硬件設計，以達到使信號機在交通控制系統中成為收集與處理交通流量數據、通信聯(lián)網(wǎng)以及區域協(xié)調控制平臺的設計目標。
2 信號機系統硬件設計
2. 1 系統總體硬件結構
智能交通系統要求信號機向控制中心實(shí)時(shí)提供多種道路信息和車(chē)流量數據信息，接收控制中心的控制命令，獨立執行一些復雜的算法，并可以根據交通流量的變化來(lái)實(shí)時(shí)調整綠燈時(shí)間，因此考慮到現有信號機的不足,根據信號機功能發(fā)展的趨勢和要求，本文設計的信號機具有控制參數輸入、控制狀態(tài)輸出、控制參數保存、燈態(tài)輸出控制、車(chē)流量實(shí)時(shí)檢測與歷史數據存儲、多種燈態(tài)控制方案與算法模型存儲、交通指示牌控制、以太網(wǎng)及與手持終端設備通訊等基本功能。整個(gè)系統硬件框圖如圖1 所示。
2.2交通信號機主要硬件電路設計
2.2.1 S3C44B0X微處理器介紹[2]
S3C44B0X微處理器提供了豐富的內置部件，包括：8KB cache，內部SRAM，LCD控制器，帶自動(dòng)握手的2通道UART，4通道DMA，外部存儲器控制器，帶有PWM功能的5通道定時(shí)器，I/O端口，RTC，IIC總線(xiàn)接口，10位ADC，IIS總線(xiàn)接口，同步SIO接口和PLL倍頻器。
圖1 信號機硬件框圖
2.2.2 最小系統模塊
最小系統包括電源模塊、RTC模塊和存儲器模塊。
（1）電源模塊
信號機采用12/5V電源供電，S3C44B0X工作于3.3V和2.5V，系統其他器件盡量選擇工作電壓為3.3V和5V。
（2）RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）模塊
信號機在通訊、干線(xiàn)或者區域協(xié)調控制中需要使用統一的時(shí)間來(lái)同步，因此設計RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）用來(lái)對時(shí)。S3C44B0X內部集成RTC單元，它只需要外接一個(gè)32.768kHz的晶振就能工作。RTC提供可編程的實(shí)時(shí)時(shí)鐘：年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒、星期及定時(shí)報警和產(chǎn)生節拍，并可以在掉電后使用后備電源工作。
（3）存儲器模塊
信號機需要存放引導程序、嵌入式操作系統及其文件系統、應用程序和其他在運行需要保存的數據，另外當系統啟動(dòng)后，操作系統和程序運行還需要更大的空間，因此設計了外存儲單元來(lái)擴展存儲空間，存儲器模塊包括8MB的SDRAM 、2MB的NorFlash和16MB的NandFlash。圖2為存儲系統的簡(jiǎn)圖
圖2 存儲系統模塊
SDRAM采用現代公司的HY57V641620，用于程序運行，S3C44B0X芯片本身提供了SDRAM接口，我們只須對存儲器控制器相關(guān)的寄存器進(jìn)行適當的配置；NorFlash采用SST公司的39VF160，主要用于存放引導程序Bootloader和操作系統µClinux內核鏡像，系統上電或復位后從FlashROM中運行Bootloader，由Bootloader初始化硬件并將µClinux拷貝到SDRAM中運行；NandFlash采用三星公司的K9F2808，主要用于存放應用程序和數據，S3C44B0X沒(méi)有像支持SDRAM一樣提供NandFlash存儲器接口，讀寫(xiě)要靠軟件編程來(lái)完成。
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