停車(chē)指引系統嵌入式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)設計

近些年來(lái)，隨著(zhù)汽車(chē)成本的不斷下降以及人均GDP的持續增長(cháng)。我國的汽車(chē)擁有量急劇增加，在很多城市里出現了停車(chē)難的現象，為了滿(mǎn)足停車(chē)的需求，出現了各種類(lèi)型的停

車(chē)場(chǎng)，但是大部門(mén)還是基于PC的傳統停車(chē)場(chǎng)管理系統，傳統的停車(chē)場(chǎng)管理系統把重點(diǎn)放在了計費收費管理上，然而在車(chē)位查找、實(shí)時(shí)性、效率管理方面不盡如人意，很難滿(mǎn)足人們的需求。在本設計中，不僅把基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到了智能停車(chē)場(chǎng)中，而且結合了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

本設計采用三星公司ARM11內核的S3C6410為MCU，設計了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)的路由器接收各個(gè)車(chē)位監控節點(diǎn)上安裝的Zigbee模塊發(fā)送來(lái)的車(chē)位信息，經(jīng)過(guò)數據的重組和打包將所有節點(diǎn)的數據發(fā)送到中控計算機上與安卓客戶(hù)端上。此外所有車(chē)位監控節點(diǎn)上安裝的Zigbee模塊內置Mesh網(wǎng)協(xié)議棧，該網(wǎng)絡(luò )可以自動(dòng)監測和增加新的節點(diǎn)。

1 系統工作原理

本設計主要有四部分構成，基于Zigbee技術(shù)的監控節點(diǎn)，用于監控空余車(chē)位情況;基于A(yíng)RM技術(shù)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)，用來(lái)處理并上傳節點(diǎn)信息;PC上位機，用于管理人員查看、管理車(chē)位信息，計費;智能終端上位機，用于客戶(hù)查看空位信息、提前預約車(chē)位、引導客戶(hù)到空余車(chē)位等。針對上述特定，節點(diǎn)部分采用內置協(xié)議棧的XBee—PRO模塊，網(wǎng)關(guān)部分采用S3C6410為MCU，采用Linux2.6系統。系統結構框圖如圖1所示。

Zigbee路由節點(diǎn)由兩部分組成，zigbee路由器模塊以及超聲波檢測模塊，它們通過(guò)RS232接口連接，超聲波檢測模塊用來(lái)檢測車(chē)位信息，Zigbee路由器模塊用來(lái)上傳數據。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)包括ARM處理器模塊、Wi—Fi模塊、Zigbee協(xié)調器模塊。Zigbee協(xié)調器模塊上電后會(huì )組建ZigbeeMesh網(wǎng)，Zigbee路由器模塊可以自動(dòng)檢測到協(xié)調器并建立連接關(guān)系，Mesh網(wǎng)

絡(luò )具有自動(dòng)組織和不需要人工干預的特點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)通過(guò)協(xié)調器向路由節點(diǎn)發(fā)送查詢(xún)命令，超聲波檢測模塊測得車(chē)位的狀態(tài)后，會(huì )通過(guò)路由器模塊自動(dòng)選擇最佳的傳播路徑，將數據通過(guò)一跳或多跳傳輸到協(xié)調器，即使路由節點(diǎn)和協(xié)調器距離比較遠，數據也可以通過(guò)中間路由器模塊的轉發(fā)到達協(xié)調器，因此系統對建網(wǎng)的布局要求不高。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)相當于數據路由器，將節點(diǎn)傳來(lái)的數據解析后分別發(fā)送至計算機以及智能終端，并保存至SQLite數據庫。車(chē)主以及停車(chē)場(chǎng)管理人員可以使用智能終端檢查停車(chē)場(chǎng)車(chē)位信息，根據導航進(jìn)行停車(chē)。

2 系統硬件設計

2.1 嵌入式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)部分

嵌入式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)部分硬件電路如圖2所示。S3C6410核心板采用高密度6層板設計，它集成了256M DDR RAM，2GB的NOR Flash，256M Nand Flash存儲器，采用5V供電，在板實(shí)現CPU必需的各種核心電壓轉換。在CPU上運行的是Linux2.6操作系統。系統提供2路RS232，上位機可通過(guò)其中一路燒寫(xiě)程序，配置工作參數，另一路用于和Zigbee協(xié)調器通信。 USB接口可以連接3G無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)卡使系統可以升級為向公網(wǎng)服務(wù)器提交數據。擴展的SD_Card接口有兩個(gè)作用，一是給主CPU燒寫(xiě)Linux系統。二是為了存儲較長(cháng)時(shí)間的數據記錄文件。以太網(wǎng)接口可以用來(lái)與中控計算機通信，將各個(gè)路由節點(diǎn)的信息上傳到PC上供進(jìn)一步的分析與顯示。掛接的Wi—Fi協(xié)調器用來(lái)與無(wú)線(xiàn)路由器相連，在布線(xiàn)復雜的情況下可以代替以太網(wǎng)線(xiàn)。此外還設計了系統狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)、電源和3個(gè)LED用來(lái)實(shí)時(shí)監視硬件的工作狀態(tài)，一個(gè)復位按鍵用來(lái)復位系統。硬件框圖如圖2所示。

2.2 Zigbee通信部分

本系統選用美國Digi公司的內置協(xié)議棧的XBee—PRO模塊，XBee—PRO模塊的有效通信范圍在室外可以達到1 500 m的傳輸距離。XBee—PRO協(xié)調器模塊硬件由無(wú)線(xiàn)收發(fā)單芯片模塊、LM1117—3.3電壓轉換芯片、WRB2405隔離型DC/DC模塊、232串口、電源以及指示燈等組成，硬件電路如圖3所示。協(xié)調器和路由器在硬件上沒(méi)有差別，只不過(guò)運行的程序不同。

3 系統軟件設計

3.1 嵌入式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)部分

嵌入式網(wǎng)關(guān)部分主要包括數據查詢(xún)程序，WIFI與IP配置程序，BOA服務(wù)程序，數據包接收與解析程序，數據上傳程序，數據存儲程序。因為在A(yíng)RM處理器運行著(zhù)linux操作系

統，所以每一個(gè)把每個(gè)任務(wù)都建立一個(gè)單獨的線(xiàn)程，這樣可以更加有效的處理各個(gè)任務(wù)。尤其是在節點(diǎn)比較多的時(shí)候，多線(xiàn)程還可以保證查詢(xún)的實(shí)時(shí)性。系統主要程序結構如圖3所示。

數據查詢(xún)程序會(huì )通過(guò)Zigbee協(xié)調器周期性輪流查詢(xún)各個(gè)節點(diǎn)的數據，節點(diǎn)收到查詢(xún)指令后會(huì )把節點(diǎn)數據通過(guò)Mesh網(wǎng)傳給嵌入式網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)會(huì )記錄逆節點(diǎn)數據到嵌入式數據庫

SOLITE中。除了周期性查詢(xún)，當用戶(hù)發(fā)起查詢(xún)指令后，網(wǎng)關(guān)會(huì )實(shí)時(shí)查詢(xún)數據。嵌入式網(wǎng)關(guān)與Zigbee通過(guò)串口進(jìn)行數據傳輸，還可以通過(guò)串口發(fā)送配置命令。數據庫的數據存儲到外置SD卡上，用來(lái)保證有足夠的空間。嵌入式網(wǎng)關(guān)的數據會(huì )通過(guò)Socket實(shí)時(shí)的上傳到客戶(hù)端。

3.2 Zigbee協(xié)議數據幀

網(wǎng)關(guān)掛載的XBee—PRO協(xié)調器模塊在上電后會(huì )自動(dòng)組網(wǎng)。XBee—PRO模塊具有空、睡眠、命令、發(fā)送和接收5種操作模式。每一種模式都有透明(AT)和應用程序接口(API)兩種操作模式。工作在A(yíng)T模式時(shí)，XBee-PRO模塊具有替代串口線(xiàn)的作用，并以字節為單位操作各種數據。而當系統工作在A(yíng)PI模式時(shí)，XBee—PRO模塊收發(fā)的所有數據均被包含在特定格式數據幀中。API方式包含的功能更全面并兼容AT指令，可以對XBee-PRO進(jìn)行更加深層次的操作。所以對XBee的操作采用API方式。

工作在A(yíng)PI方式時(shí)，XBee-PRO模塊收發(fā)的數據將被包含在特定格式的數據幀中。

本系統定義的路由器模塊發(fā)送車(chē)位狀態(tài)的API數據幀結構如圖4所示。

上一頁(yè) 1 2 下一頁(yè)