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

隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，城市交通也得到很大發(fā)展但迅速增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛與發(fā)展相對(duì)滯后的城市道路之間不配套矛盾日益突出。利用計(jì)算機(jī)控制和處理的電子警察系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)違章車(chē)輛自動(dòng)監(jiān)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(zhí)法準(zhǔn)確性和效率。但是，這種系統(tǒng)在實(shí)用中尚存在一些問(wèn)題：
(1)電子警察系統(tǒng)與交通管理系統(tǒng)需要專用光纖聯(lián)結(jié)，造價(jià)高，施工難度大。 
(2)圖像數(shù)據(jù)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)線交通管理系統(tǒng)。在電子警察系統(tǒng)中，攝像機(jī)拍攝違章車(chē)輛的圖像，車(chē)輛圖像數(shù)字化后送給PDA處理。具有高速處理器芯片PXA255的PDA對(duì)車(chē)牌字符進(jìn)行識(shí)別，對(duì)車(chē)輛顏色進(jìn)行提取和識(shí)別，對(duì)車(chē)輛類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別。然后，PDA把違章車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)碼、顏色和車(chē)型、違章車(chē)輛速度和闖紅燈時(shí)間等數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS通信，送給無(wú)線接人裝置。無(wú)線接入裝置把這些數(shù)據(jù)傳給Internet，Internet再把這些數(shù)據(jù)傳給交通管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。
近年來(lái)，個(gè)人數(shù)字助理PDA(Personal Digital Assistant)是繼筆記本式計(jì)算機(jī)、小型掌上計(jì)算機(jī)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)線通信等諸多優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，PDA早已成為便利的移動(dòng)信息產(chǎn)品。最新的PDA手機(jī)集移動(dòng)電話、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)線方式接人局域網(wǎng)或者Internet，輕松地訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以以有線方式直接上網(wǎng)。所以，PDA必將在交通管理系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
Linux具有高效性、開(kāi)放性、安全性。選用Linux作為操作系統(tǒng)。
在PDA交通管理系統(tǒng)中，可以把違反交通規(guī)則車(chē)輛號(hào)碼、顏色等資料經(jīng)過(guò)PDA處理后，以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)形式上傳給交通數(shù)據(jù)管理中心。PDA上傳的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，與原電子警察系統(tǒng)上傳的圖像數(shù)據(jù)相比，具有傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)。交通管理系統(tǒng)可以及時(shí)得到違章車(chē)輛信息，從而更好地對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行管理，更好地保證交通管理系統(tǒng)正常運(yùn)作。在該系統(tǒng)中，采用PDA和無(wú)線接人裝置，把違章車(chē)輛的數(shù)據(jù)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(tǒng)的施工難度，減少建造經(jīng)費(fèi)。
1 電子警察與PDA系統(tǒng)
電子警察與PDA系統(tǒng)如圖1所示。
 
在該系統(tǒng)中，當(dāng)車(chē)輛闖紅燈時(shí)，地感線圈感應(yīng)到車(chē)輛信號(hào)，檢測(cè)器被觸發(fā)，并通過(guò)I／O接口板向控制主機(jī)發(fā)出1個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，由信號(hào)燈控制器發(fā)出"紅燈"信號(hào)也通過(guò)I／O接口板向計(jì)算機(jī)發(fā)出1個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)，兩者同時(shí)具備時(shí)，控制主機(jī)給攝像機(jī)發(fā)出1個(gè)控制信號(hào)。攝像機(jī)動(dòng)作，拍攝違章車(chē)輛圖像。車(chē)輛經(jīng)過(guò)檢測(cè)線圈時(shí)，控制主機(jī)檢測(cè)車(chē)速，同時(shí)記錄闖紅燈時(shí)間。由于PXA255處理器運(yùn)行速度高，它能滿足高速處理圖像數(shù)據(jù)的要求。具有PXA255處理芯片的PDA可以根據(jù)數(shù)字化后的車(chē)輛灰度圖像，對(duì)車(chē)輛顏色進(jìn)行提取和識(shí)別，對(duì)車(chē)牌類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)車(chē)輛字符進(jìn)行識(shí)別。車(chē)輛字符識(shí)別系統(tǒng)包括圖像二值轉(zhuǎn)換，圖像差分、濾波與平滑，車(chē)牌定位與旋轉(zhuǎn)，字符切割，字符識(shí)別，車(chē)牌顏色提取與識(shí)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(shí)別的車(chē)牌字符等信息， 由PDA以數(shù)據(jù)信號(hào)形式發(fā)送給無(wú)線接入裝置。
2 PDA交通管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
 
無(wú)線接入裝置接入的PDA信息，通過(guò)Internet網(wǎng)送給交通數(shù)據(jù)管理中心。該體系結(jié)構(gòu)主要功能是：
(1)支持PDA接入，把PDA的數(shù)據(jù)以無(wú)線通信方式接收到無(wú)線接入裝置中；
(2)保證數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)公共GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet時(shí)的安全，根據(jù)無(wú)線終端設(shè)備特點(diǎn)(如屏幕大小、所使用的瀏覽器等)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式自動(dòng)轉(zhuǎn)換，以得到最優(yōu)化數(shù)據(jù)的顯示；
(3)與后臺(tái)交通管理數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用集成。該體系結(jié)構(gòu)基于數(shù)據(jù)庫(kù)和無(wú)線通信，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(yīng)用
Intel PXA255處理器符合工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，符合工業(yè)上倡導(dǎo)的MIPS／mV性能設(shè)計(jì)要求。這個(gè)處理器將一個(gè)復(fù)雜集成電路合成在一塊芯片上，采用Intel XscaleTM微結(jié)構(gòu)體系框架，具有許多外圍接口，功能強(qiáng)大。PXA255具有嵌入式處理器的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于便攜式裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。其信號(hào)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(diào)節(jié)器。I2C(Inter-Integrated-Circuit)總線單元提供一個(gè)兩腳串行通信口，其中SDA數(shù)據(jù)腳提供給數(shù)據(jù)線和地址線，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(yīng)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)為慢速紅外線通信端口，F(xiàn)astIrDA為快速紅外線通信端口。USB Client(Universal Serial Bus Client)為通用串行總線單元。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(nèi)核采用ARM*Version 5TE型指令結(jié)構(gòu)，其中T指Thumb指令集，E(DSP-Enhance)指加強(qiáng)的DSP指令集，能進(jìn)行整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)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(jié)約了電能。采用0．18μm制造工藝，是一塊面積為17mm