基于物聯(lián)網(wǎng)的城市停車(chē)位管理系統

圖2　MC13213功能框圖

車(chē)載電子標簽及停車(chē)位測控節點(diǎn)均采用Freescale公司的MC13213芯片，標簽采用2.4G ZigBee無(wú)線(xiàn)協(xié)議傳輸數據，平常處于低功耗休眠狀態(tài)，只有當被喚醒之后才無(wú)線(xiàn)發(fā)送用戶(hù)的ID數據，之后立即進(jìn)入休眠狀態(tài)，電子標簽工作電壓范圍20~33 V，休眠電流在10 μA以下。使用440 mAh電池,可正常工作一年以上。當停車(chē)位測控節點(diǎn)接收到從電子標簽發(fā)來(lái)的用戶(hù)ID信息時(shí)，停車(chē)位測控節點(diǎn)打開(kāi)車(chē)位上的擋車(chē)器，并將用戶(hù)ID信息無(wú)線(xiàn)發(fā)送至停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)，停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)再通過(guò)25 G或3 G模塊將用戶(hù)ID信息發(fā)送至監控中心服務(wù)器，實(shí)時(shí)更新停車(chē)位的使用信息。每個(gè)用戶(hù)可隨時(shí)通過(guò)電腦或手機登錄服務(wù)器的網(wǎng)頁(yè)，查詢(xún)該城市的所有停車(chē)位的空閑和占用情況。當用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )預訂某停車(chē)位時(shí)，監控中心將該用戶(hù)ID逐步傳遞至停車(chē)位測控節點(diǎn)，則在預訂有效時(shí)間內，只有擁有該ID的用戶(hù)到達時(shí)，停車(chē)位測控節點(diǎn)才打開(kāi)停車(chē)位上的擋車(chē)器。若預訂車(chē)位時(shí)尚無(wú)空位，則當有空位時(shí)，停車(chē)位測控器可即時(shí)將空位信息傳至停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)，停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)即時(shí)通過(guò)GPRS短信通知用戶(hù)。

2.2　停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)

停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)作為一個(gè)停車(chē)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )的路由節點(diǎn)和主控節點(diǎn)，是Internet和停車(chē)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )的接口網(wǎng)關(guān)。停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)主要由2個(gè)MCU控制器和兩個(gè)遠距離無(wú)線(xiàn)通信模塊GTM900B（華為GPRS通信模塊）和EM770W（華為WCDMA 3G通信模塊）組成。以MC13213無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )微控制器為核心的停車(chē)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )主控節點(diǎn)負責和停車(chē)位無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )通信，將相關(guān)數據幀信息通過(guò)同步信號和SCI接口發(fā)送到2.5G/3G數據收發(fā)處理模塊，該模塊以32位ColdFire系列芯片MCF52223為核心（MCF52223芯片具有1個(gè)USB2.0通信和3個(gè)UART接口[10]，和3G模塊/2.5G模塊接口比較容易），接收數據后經(jīng)處理后封幀，然后通過(guò)2.5G/3G發(fā)送到監控中心的服務(wù)器中。MCF52223可以通過(guò)SCI接口和GPRS模塊GTM900B進(jìn)行數據通信，也可以通過(guò)USB接口和WCDMA模塊EM770W通信。同時(shí)2.5G/3G模塊接收到監控中心的命令數據后，交由MCF52223解析，然后將解析后的命令發(fā)送到停車(chē)位網(wǎng)絡(luò )的主控節點(diǎn)。主控節點(diǎn)將數據發(fā)送到停車(chē)位網(wǎng)絡(luò )中傳輸。

3　軟件設計

3.1　停車(chē)位測控節點(diǎn)主程序設計

主函數流程主要有三部分，有一個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據幀處理隊列。第一個(gè)部分主要是系統的初始化和相關(guān)變量的設置；第二個(gè)部分主要是獲取車(chē)載標簽信息；第三個(gè)部分查看網(wǎng)絡(luò )數據幀處理隊列中是否有數據幀需要處理，如果有則將幀送給網(wǎng)絡(luò )數據幀處理和轉發(fā)模塊來(lái)進(jìn)行相關(guān)操作。

3.2　停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)軟件設計

3.2.1　RFZigBee接收數據模塊

該部分負責接收從停車(chē)位傳感網(wǎng)絡(luò )接收相關(guān)數據，判斷該數據幀的正確性和合法性，然后對數據幀進(jìn)行處理，之后經(jīng)SCI模塊發(fā)送至2.5G/3G數據收發(fā)處理模塊。

每當RFZigBee接收模塊收到一個(gè)IRQ中斷，中斷處理程序接收數據幀，在接收數據的過(guò)程中將數據放入緩存。應用程序循環(huán)掃描緩存區，一旦發(fā)現有數據，就取出數據并進(jìn)行有效性驗證，然后做相應處理之后轉發(fā)數據，轉發(fā)數據前要先發(fā)送同步信號，保持通信的同步和穩定。已發(fā)送數據幀緩存區定時(shí)清除。

3.2.2　RFZigBee發(fā)送數據模塊

該部分主要負責偵聽(tīng)串口數據，然后解析數據幀，同時(shí)判斷數據的有效性，判斷是否為2.5G/3G數據收發(fā)處理模塊發(fā)送來(lái)的命令。如果數據幀合法，那么對數據幀做一定的處理，然后發(fā)送給停車(chē)位傳感網(wǎng)絡(luò )。

所以MC13213無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )主控節點(diǎn)主要是作為停車(chē)位傳感網(wǎng)絡(luò )的路由，將停車(chē)位傳感網(wǎng)絡(luò )中需要傳輸的數據發(fā)送給2.5G/3G的數據收發(fā)處理模塊去處理，同時(shí)將有意義的數據幀傳輸給對應的停車(chē)位傳感網(wǎng)絡(luò )。

(1) 中斷處理函數流程

中斷流程主要包括IRQ中斷和UART的中斷。使用了IRQ3和UART0/USB中斷。通過(guò)IRQ3來(lái)同步接收串口的數據。每次IRQ3中斷來(lái)時(shí)清接收計數標志為0，同時(shí)使能UART0/USB接收中斷。然后UART0/USB接收中斷開(kāi)始接收數據，每接收一個(gè)接收計數標志就要加1，直到達到數據幀的長(cháng)度之后，作對應的校驗，如果正確將置對應的標志位。