・６６・ 北 方 交 通 ２０１０ 嵌入式控制器在收费车道上的应用 杜旭强 （辽宁省高速公路管理局鞍山管理处，鞍山１１４０００） 摘要：介绍了嵌入式车道控制器的技术特色、组成和功能。 关键词：嵌入式；车道控制器 中图分类＂一９：Ｕ４９５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—６０５２（２０１０）１０—００６６—０２ 嵌入式车道控制器是性的将微电子控制技 术、嵌入式ＳＯＣ（片上系统）、ＦＰＧＡ（现场可编程门 阵列）与公路收费行业的应用相结合而研制开发的 交叉编译调试环境建立在宿主机（即一台ＰＣ机） 上。开发时使用宿主机上的交叉编译、汇编及连接 工具形成可执行的二进制代码，然后把可执行文件 下载到目标上运行。 嵌人式车道控制器，他完全取代了Ｐｃ式收费系统， 弥补了ＰＣ式收费的缺陷。 １ 嵌入式车道控制器技术特点 （８）系统调试也很简单，可以使用串口、以太网 口等将开发所需的宿主机（笔记本电脑）和控制机 相联，从而建立开发环境，即使完全不了解硬件的程 序员也可以移植和开发收费软件。 性能参数如表１所示： 表１ 名称 启动时间 功耗 （１）采用结合了ＡＲＭ和多媒体处理技术的Ｓｏｃ （片上系统）硬件平台，以ａｒｍ—ｌｉｎｕｘ为内核，使整 个结构更加简洁。 （２）使用ＣＡＮ总线（工业现场总线）作为车道 外设的通信总线。大大增加了外设灵活性和可扩展 性，降低施工成本，施工布线更加方便，使车道控制 参数 ≤２０８ ≤５Ｗ 机随时检测到外设的使用情况。从而提高了响应速 度和工作稳定性，降低故障率。 （３）嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统以功能强大又易于 电源输入 电源输出 ＤＣ２４Ｖ输出 ＤＣ１２Ｖ输出 ＤＣ５Ｖ输出 交流电源２２０Ｖ±１５％，５０Ｈｚ￣２Ｈｚ ２０Ａ、２２０Ｖ±ｌ５％。５０Ｈｚ±２Ｈｚ ６５Ｗ ６５Ｗ ６５Ｗ 移植而正在被广泛采用，成为新兴的力量，使车道收 费软件拥有天生的高效率和安全性，其良好的透明 性和可控性是一些商业操作系统以及商业开发工具 所无法比拟的，也避免了病毒的人侵，使得收费原始 数据更加安全可靠。 （４）低功耗无需增加辅助散热，节约能源，降低 了噪声，低辐射，使收费亭狭小的工作环境得到了改 浪涌保护放电电流 浪涌防护级别 显示分辨率 最大２５ｋＡ ２．５ｋＶ １０２４×７６８ 抓拍图片分辨率 接口响应速度 收费数据存储时间 抓拍图片存储时间 ＭＴＢＦ ＭＴＴＲ Ｄ１（７２０×５７６） ≤２Ｏｍｓ ≥１８０ｄ ≥１０ｏｄ ≥５０ｏ０ｏｈ ≤ｌｈ 善，更能体现以人为本，创造和谐的思想。 （５）运用现代大型数据库设计理念做理论指 导，采用数据控制业务而不是结构控制业务的架构， ２嵌入式车道控制器组成及功能 这样的数据架构有很强的通用性和扩展性，数据记 ２．１ ＥＴＣ组成 录采用闪存，数据读取时间可达到纳秒级。 （６）操作系统和应用软件都固化在板上Ｎｏｒ－ Ｆｌａｓｈ里面，就相当于ＰＣ机的硬盘。ＦＬＡＳＨ上的内 采用立柱式框架集成设计，由电源单元、ＥＮ— Ｒｃ—Ｒ２核心模块、走线单元、Ｉ／Ｏ单元和进线单元 组成。 容，包括ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ都可通过手写工具来更新升级。 （７）软件开发采用一种交叉编译调试的方法。 可选视频模块、字幕叠加模块、车险模块、ＰＬＣ 载波控制模块 第１０期 杜旭强：嵌入式控制器在收费车道上的应用 ・６７・ ２．２ ＥＴＣ功能 ２．６ Ｉ／Ｏ单元 （１）按规定的收费流程控制收费亭及车道设 Ｉ／Ｏ单元主要功能可实现１路视频信息的字幕 备，完成收费操作； 叠加、车检器功能、收费设备的Ｉ／Ｏ控制。 （２）采集原始操作数据和交通流数据； Ｉ／Ｏ板接口参数如表２所示。 （３）将收费数据及图像文件上传到收费站计算 表２ 机系统，同时接受其下传的数据和管理指令； 名称 （４）采集车道摄像机摄取的通行车辆的图像， ２２０Ｖ输入接口 具有字符叠加功能（可选后），在车道图像上进行数 ２２０Ｖ输出接口 据叠加并对图像进行压缩存储； ＤＣ２４Ｖ输出 ＤＣ１２Ｖ输出 （５）车道摄像机的视频图像提供必要信息，通 ５Ｖ输出 过字符叠加设备叠加在视频图像上； 雨棚灯接口 （６）在收费车道与收费站之间的通讯出现故障 通行灯接口 时，车道控制机能工作并存储不小于３０ｄ的原 ＲＳ２３２接口 视频端口 始收费处理数据，在通信线路恢复后自动将存储的 ＧＰ１０／ＩＮ 数据上传给上级计算机系统； ＧＰＪＯ／ＯＵＴ （７）在误操作或掉电等非正常情况下，收费处 ＪＡＴＧ接口 理数据不被破坏； ３小结 （８）系统恢复简单、易于操作； 由于基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ的ＥＴＣ车道系统基本运 （９）具有对所连接的外部设备的自检功能； 行在“黑模式”下，程序启动后便无须任何人工干 （１０）能直观地显示车道设备的工作状况。 预。故当系统工作异常之后，只须先合法关闭各部 ２．３ 电源单元 分设备电源，逐一检查硬件连线，保证其连接正确之 电源单元主要有断路器、浪涌保护器、ＤＣ１２／ 后，重新开启各部分电源，并启动程序即可。因此， ５Ｖ、ＤＣ２４Ｖ电源组成。主要为收费车道的设备提供 在ＥＴＣ车道无人职守的情况下，不需要派较强的现 ＡＣ ２２０Ｖ、ＤＣ１２Ｖ、ＤＣ５Ｖ、ＤＣ２４Ｖ电源，并且配有防 场技术支持人员，雷保护装置。 ２．４ ＥＴＣ核心模块 皴一 一卯～一～ 卯卵卯一一～＜Ｎ ３ ３ 二 而且一旦系统出现故障，还可以通 过ＴＣＰ／ＩＰ网络远程诊断和重启动，这对于车道收 费系统来说是非常适宜的特点。 ＥＴＣ核心模块构成嵌入式车道系统的硬件和软 参考文献 件部分，硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设 ［１］刘辉，冀然然，夏意军．ＰＣＩ系统结构［Ｍ］．北京：电子工业出版社 器件和Ｉ／Ｏ端口、图形控制器等。软件部分包括操 ［Ｍ］，２００１． 作系统软件（ＯＳ）和应用程序编程。 ［２］云舟工作室．ＡＧＰ系统体系［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００１． ［３］刘兴国，阳富民，胡贯荣．嵌入式Ｌｉｎｕｘ控件库的研究与改造 ２．５走线单元 ［Ｊ］．计算机工程与设计，２００４，（０５）． 走线单元是为了嵌入式车道控制柜内连接上下 ［４］苗启广，魏乐，王宝树，杨思燕．基于ｕＣｌｉｎｕｘ的嵌入式软件开发 ２个单元之间的线缆路由而设计的。 架构［Ｊ］．计算机工程与设计，２００４，（０６）． Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｔｏ Ｔｏｌｌ Ｐａｓｓａｇｅｓ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｌａｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ；Ｌａｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
