基于物聯(lián)網(wǎng)的城市停車位管理系統(tǒng)

圖2　MC13213功能框圖

車載電子標(biāo)簽及停車位測(cè)控節(jié)點(diǎn)均采用Freescale公司的MC13213芯片，標(biāo)簽采用2.4G ZigBee無線協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，平常處于低功耗休眠狀態(tài)，只有當(dāng)被喚醒之后才無線發(fā)送用戶的ID數(shù)據(jù)，之后立即進(jìn)入休眠狀態(tài)，電子標(biāo)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(dāng)停車位測(cè)控節(jié)點(diǎn)接收到從電子標(biāo)簽發(fā)來的用戶ID信息時(shí)，停車位測(cè)控節(jié)點(diǎn)打開車位上的擋車器，并將用戶ID信息無線發(fā)送至停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)，停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)再通過25 G或3 G模塊將用戶ID信息發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器，實(shí)時(shí)更新停車位的使用信息。每個(gè)用戶可隨時(shí)通過電腦或手機(jī)登錄服務(wù)器的網(wǎng)頁，查詢?cè)摮鞘械乃型＼囄坏目臻e和占用情況。當(dāng)用戶通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)訂某停車位時(shí)，監(jiān)控中心將該用戶ID逐步傳遞至停車位測(cè)控節(jié)點(diǎn)，則在預(yù)訂有效時(shí)間內(nèi)，只有擁有該ID的用戶到達(dá)時(shí)，停車位測(cè)控節(jié)點(diǎn)才打開停車位上的擋車器。若預(yù)訂車位時(shí)尚無空位，則當(dāng)有空位時(shí)，停車位測(cè)控器可即時(shí)將空位信息傳至停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)，停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)即時(shí)通過GPRS短信通知用戶。

2.2　停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)

停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)停車場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點(diǎn)和主控節(jié)點(diǎn)，是Internet和停車場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的接口網(wǎng)關(guān)。停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)主要由2個(gè)MCU控制器和兩個(gè)遠(yuǎn)距離無線通信模塊GTM900B（華為GPRS通信模塊）和EM770W（華為WCDMA 3G通信模塊）組成。以MC13213無線傳感網(wǎng)絡(luò)微控制器為核心的停車場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)和停車位無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信，將相關(guān)數(shù)據(jù)幀信息通過同步信號(hào)和SCI接口發(fā)送到2.5G/3G數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)后經(jīng)處理后封幀，然后通過2.5G/3G發(fā)送到監(jiān)控中心的服務(wù)器中。MCF52223可以通過SCI接口和GPRS模塊GTM900B進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，也可以通過USB接口和WCDMA模塊EM770W通信。同時(shí)2.5G/3G模塊接收到監(jiān)控中心的命令數(shù)據(jù)后，交由MCF52223解析，然后將解析后的命令發(fā)送到停車位網(wǎng)絡(luò)的主控節(jié)點(diǎn)。主控節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到停車位網(wǎng)絡(luò)中傳輸。

3　軟件設(shè)計(jì)

3.1　停車位測(cè)控節(jié)點(diǎn)主程序設(shè)計(jì)

主函數(shù)流程主要有三部分，有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀處理隊(duì)列。第一個(gè)部分主要是系統(tǒng)的初始化和相關(guān)變量的設(shè)置；第二個(gè)部分主要是獲取車載標(biāo)簽信息；第三個(gè)部分查看網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀處理隊(duì)列中是否有數(shù)據(jù)幀需要處理，如果有則將幀送給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀處理和轉(zhuǎn)發(fā)模塊來進(jìn)行相關(guān)操作。

3.2　停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

3.2.1　RFZigBee接收數(shù)據(jù)模塊

該部分負(fù)責(zé)接收從停車位傳感網(wǎng)絡(luò)接收相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷該數(shù)據(jù)幀的正確性和合法性，然后對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理，之后經(jīng)SCI模塊發(fā)送至2.5G/3G數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊。

每當(dāng)RFZigBee接收模塊收到一個(gè)IRQ中斷，中斷處理程序接收數(shù)據(jù)幀，在接收數(shù)據(jù)的過程中將數(shù)據(jù)放入緩存。應(yīng)用程序循環(huán)掃描緩存區(qū)，一旦發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，就取出數(shù)據(jù)并進(jìn)行有效性驗(yàn)證，然后做相應(yīng)處理之后轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)前要先發(fā)送同步信號(hào)，保持通信的同步和穩(wěn)定。已發(fā)送數(shù)據(jù)幀緩存區(qū)定時(shí)清除。

3.2.2　RFZigBee發(fā)送數(shù)據(jù)模塊

該部分主要負(fù)責(zé)偵聽串口數(shù)據(jù)，然后解析數(shù)據(jù)幀，同時(shí)判斷數(shù)據(jù)的有效性，判斷是否為2.5G/3G數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊發(fā)送來的命令。如果數(shù)據(jù)幀合法，那么對(duì)數(shù)據(jù)幀做一定的處理，然后發(fā)送給停車位傳感網(wǎng)絡(luò)。

所以MC13213無線傳感網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)主要是作為停車位傳感網(wǎng)絡(luò)的路由，將停車位傳感網(wǎng)絡(luò)中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送給2.5G/3G的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊去處理，同時(shí)將有意義的數(shù)據(jù)幀傳輸給對(duì)應(yīng)的停車位傳感網(wǎng)絡(luò)。

(1) 中斷處理函數(shù)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IRQ3來同步接收串口的數(shù)據(jù)。每次IRQ3中斷來時(shí)清接收計(jì)數(shù)標(biāo)志為0，同時(shí)使能UART0/USB接收中斷。然后UART0/USB接收中斷開始接收數(shù)據(jù)，每接收一個(gè)接收計(jì)數(shù)標(biāo)志就要加1，直到達(dá)到數(shù)據(jù)幀的長度之后，作對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)，如果正確將置對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位。