基于PXA255的PDA交通管理系統在Linux環(huán)境下的實(shí)現

隨著(zhù)城鄉經(jīng)濟建設發(fā)展，城市交通也得到很大發(fā)展但迅速增長(cháng)的機動(dòng)車(chē)輛與發(fā)展相對滯后的城市道路之間不配套矛盾日益突出。利用計算機控制和處理的電子警察系統，通過(guò)對違章車(chē)輛自動(dòng)監督，可以極大改善交通路口混亂情況，減少交通違章造成的人為塞車(chē)和事故，提高交通執法準確性和效率。但是，這種系統在實(shí)用中尚存在一些問(wèn)題：
(1)電子警察系統與交通管理系統需要專(zhuān)用光纖聯(lián)結，造價(jià)高，施工難度大。 
(2)圖像數據大，在網(wǎng)絡(luò )中傳輸速度慢。
基于以上缺點(diǎn)，本文提出一種PDA無(wú)線(xiàn)交通管理系統。在電子警察系統中，攝像機拍攝違章車(chē)輛的圖像，車(chē)輛圖像數字化后送給PDA處理。具有高速處理器芯片PXA255的PDA對車(chē)牌字符進(jìn)行識別，對車(chē)輛顏色進(jìn)行提取和識別，對車(chē)輛類(lèi)型進(jìn)行識別。然后，PDA把違章車(chē)輛的車(chē)牌號碼、顏色和車(chē)型、違章車(chē)輛速度和闖紅燈時(shí)間等數據通過(guò)GPRS通信，送給無(wú)線(xiàn)接人裝置。無(wú)線(xiàn)接入裝置把這些數據傳給Internet，Internet再把這些數據傳給交通管理系統數據中心。
近年來(lái)，個(gè)人數字助理PDA(Personal Digital Assistant)是繼筆記本式計算機、小型掌上計算機之后電腦微型化的又一重大突破。PDA具有輕巧、便于攜帶、操作方便、液晶屏幕顯示效果較好、可以無(wú)線(xiàn)通信等諸多優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)達國家，PDA早已成為便利的移動(dòng)信息產(chǎn)品。最新的PDA手機集移動(dòng)電話(huà)、PDA、電子辭典和網(wǎng)絡(luò )等功能于一身，特別是具有傳真、收發(fā)電子郵件、上網(wǎng)瀏覽等功能。PDA具有超大高畫(huà)質(zhì)顯示屏、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，可以以無(wú)線(xiàn)方式接人局域網(wǎng)或者Internet，輕松地訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )數據庫，也可以以有線(xiàn)方式直接上網(wǎng)。所以，PDA必將在交通管理系統中得到廣泛應用。
Linux具有高效性、開(kāi)放性、安全性。選用Linux作為操作系統。
在PDA交通管理系統中，可以把違反交通規則車(chē)輛號碼、顏色等資料經(jīng)過(guò)PDA處理后，以數字數據形式上傳給交通數據管理中心。PDA上傳的數字數據，與原電子警察系統上傳的圖像數據相比，具有傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)。交通管理系統可以及時(shí)得到違章車(chē)輛信息，從而更好地對交通系統進(jìn)行管理，更好地保證交通管理系統正常運作。在該系統中，采用PDA和無(wú)線(xiàn)接人裝置，把違章車(chē)輛的數據直接送給Internet。這樣可以充分利用目前無(wú)處不在的Internet，降低建造系統的施工難度，減少建造經(jīng)費。
1 電子警察與PDA系統
電子警察與PDA系統如圖1所示。
 
在該系統中，當車(chē)輛闖紅燈時(shí)，地感線(xiàn)圈感應到車(chē)輛信號，檢測器被觸發(fā)，并通過(guò)I／O接口板向控制主機發(fā)出1個(gè)開(kāi)關(guān)信號，由信號燈控制器發(fā)出"紅燈"信號也通過(guò)I／O接口板向計算機發(fā)出1個(gè)開(kāi)關(guān)信號，兩者同時(shí)具備時(shí)，控制主機給攝像機發(fā)出1個(gè)控制信號。攝像機動(dòng)作，拍攝違章車(chē)輛圖像。車(chē)輛經(jīng)過(guò)檢測線(xiàn)圈時(shí)，控制主機檢測車(chē)速，同時(shí)記錄闖紅燈時(shí)間。由于PXA255處理器運行速度高，它能滿(mǎn)足高速處理圖像數據的要求。具有PXA255處理芯片的PDA可以根據數字化后的車(chē)輛灰度圖像，對車(chē)輛顏色進(jìn)行提取和識別，對車(chē)牌類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，對車(chē)輛字符進(jìn)行識別。車(chē)輛字符識別系統包括圖像二值轉換，圖像差分、濾波與平滑，車(chē)牌定位與旋轉，字符切割，字符識別，車(chē)牌顏色提取與識別和車(chē)牌分類(lèi)等功能模塊。違章車(chē)輛速度和顏色、闖紅燈時(shí)間、違章車(chē)輛類(lèi)型和經(jīng)過(guò)識別的車(chē)牌字符等信息， 由PDA以數據信號形式發(fā)送給無(wú)線(xiàn)接入裝置。
2 PDA交通管理網(wǎng)絡(luò )系統
該系統的結構如圖2所示。
 
無(wú)線(xiàn)接入裝置接入的PDA信息，通過(guò)Internet網(wǎng)送給交通數據管理中心。該體系結構主要功能是：
(1)支持PDA接入，把PDA的數據以無(wú)線(xiàn)通信方式接收到無(wú)線(xiàn)接入裝置中；
(2)保證數據經(jīng)過(guò)公共GPRS網(wǎng)絡(luò )和Internet時(shí)的安全，根據無(wú)線(xiàn)終端設備特點(diǎn)(如屏幕大小、所使用的瀏覽器等)進(jìn)行數據格式自動(dòng)轉換，以得到最優(yōu)化數據的顯示；
(3)與后臺交通管理數據庫應用集成。該體系結構基于數據庫和無(wú)線(xiàn)通信，配合相關(guān)服務(wù)器和第三方產(chǎn)品(如路由器和防火墻等)，組成一個(gè)端到端的安全解決方案。
3 PXA255及其應用
Intel PXA255處理器符合工業(yè)產(chǎn)品應用標準，符合工業(yè)上倡導的MIPS／mV性能設計要求。這個(gè)處理器將一個(gè)復雜集成電路合成在一塊芯片上，采用Intel XscaleTM微結構體系框架，具有許多外圍接口，功能強大。PXA255具有嵌入式處理器的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應用于便攜式裝置、網(wǎng)絡(luò )設備中。其信號流程圖如圖3所示。
圖3中RTC為實(shí)時(shí)控制，OS Timer為振蕩器的定時(shí)器，PWM為脈寬調節器。I2C(Inter-Integrated-Circuit)總線(xiàn)單元提供一個(gè)兩腳串行通信口，其中SDA數據腳提供給數據線(xiàn)和地址線(xiàn)，SCL時(shí)鐘腳控制時(shí)鐘。I2S(Inter-Integrated-Circuit Sound Controller)為立體聲頻串行接口控制器，AC97(AC’97Controller Unit)為聲頻控制單元。I2S和AC97不能同時(shí)應用。UART(Universal asynchronous Receiver／Transmitter Serial Ports)異步接收／發(fā)送端口支持三種異步接收／發(fā)送UART模式。NSSP(Network Synchronous Serial Protocol)為網(wǎng)絡(luò )同步串行端口，SSP為同步串行端口。SlowIrDA(Slow Infrared Data Association)為慢速紅外線(xiàn)通信端口，FastIrDA為快速紅外線(xiàn)通信端口。USB Client(Universal Serial Bus Client)為通用串行總線(xiàn)單元。MMC(Multimemedia Card Controller)為多媒體控制器。
 
PXA255的具體特征為：
(1)PXA255是一個(gè)32位處理器；
(2)Intel XscaleTM內核采用ARM*Version 5TE型指令結構，其中T指Thumb指令集，E(DSP-Enhance)指加強的DSP指令集，能進(jìn)行整數和浮點(diǎn)數處理。
(3)PXA255工作電壓是1．3V，而PXA250工作電壓是1．5V，PXA255功耗更小，節約了電能。采用0．18μm制造工藝，是一塊面積為17mm