ARM開發(fā)板的車輛檢測控制單元設(shè)計

由于交通需求的不斷增加，有越來越多的環(huán)形感應(yīng)線圈檢測器用于交通檢測。這些埋設(shè)在道路表面下的線圈可以檢測到車輛通過時的電磁變化進(jìn)而精確地算出交通流量。交通流量是交通統(tǒng)計和交通規(guī)劃的基本數(shù)據(jù)，通過這些檢測結(jié)果可以用來計算占用率（表征交通密度），在使用雙線圈模式時還可以提供速度、車輛行駛方向、車型分類等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于交通管理和統(tǒng)計是極為重要的。通常高速公路車輛檢測系統(tǒng)由多通道環(huán)形檢測單元LD4和控制單元CCU組成，本文采用PHILIPS公司最新推出的arm7內(nèi)核微處理器LPC2114設(shè)計實現(xiàn)了車輛檢測系統(tǒng)控制單元部分，并且和5個LD4環(huán)形檢測器一起構(gòu)成10通道高速公路車輛檢測系統(tǒng)。

LPC2114和電子硬盤連線示意圖

主程序流程圖

總體方案設(shè)計

本文設(shè)計的控制板系統(tǒng)原理框圖如圖2所示，以LPC2114為核心控制單元，該芯片是一種支持實時仿真和跟蹤的16/32位基于arm7TDMI-S內(nèi)核的CPU。內(nèi)部集成了4路10位A/D轉(zhuǎn)換器，兩個32位定時器、一個實時時鐘和看門狗，多個串行接口，包括兩個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的UART、高速和兩個SPI總線接口，外部多達(dá)46個與TTL電平兼容的通用I/O口，非常適用于作為主控單元。CPLD EPM7128作為微處理器的擴(kuò)展輸入/輸出，通過光電耦合和LD4標(biāo)準(zhǔn)定義總線相連，該標(biāo)準(zhǔn)定義的總線基于RS-485總線通信協(xié)議。LD4和控制板通過標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，控制板每隔10秒掃描并發(fā)送一次請求數(shù)據(jù)的命令，相應(yīng)LD4通道返回請求數(shù)據(jù)或者無效信息，arm處理器對獲得的各通道數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計運(yùn)算處理。每隔用戶設(shè)定的間隔時間就將統(tǒng)計數(shù)據(jù)存儲于靜態(tài)RAM，供中心站定時獲取，同時，以分鐘為單位將統(tǒng)計的數(shù)據(jù)備份至Flash電子硬盤中。中心站可以通過請求備份數(shù)據(jù)命令獲取相應(yīng)時間段的數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫。中心站和控制板采用RS-232串口方式通信，利用調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。為了解決大容量存儲問題，系統(tǒng)使用了三星公司提供的K9F2808來作為電子硬盤，16MB的容量能夠存儲11天備份數(shù)據(jù)，并且該電子硬盤能夠靈活升級。

LPC2114與電子硬盤的接口實現(xiàn)

為了防止傳輸及中心站故障等問題而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)要求對一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，因此在系統(tǒng)設(shè)計的過程中需要考慮大容量存儲問題。

設(shè)定本系統(tǒng)每分鐘需要備份一次統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)環(huán)形檢測器LD4的數(shù)據(jù)格式，一次數(shù)據(jù)量為1026B，若采用靜態(tài)RAM作為存儲單元，需要多片大容量RAM級聯(lián)使用，價格昂貴，且存儲容量擴(kuò)展困難。若使用動態(tài)RAM作為存儲單元，缺點在于控制困難，需要動態(tài)RAM控制器輔助操作。Flash作為存儲器使用簡單，容量大，盡管使用壽命有限，考慮到系統(tǒng)每1分鐘存儲1026B，就16MB容量而言，11天左右寫滿一次，那么一個月擦寫約3次，以此計算，一年擦寫約36次，而Flash壽命一般為擦寫10萬余次，所以本系統(tǒng)完全可以采用Flash作為電子硬盤用在車輛檢測系統(tǒng)中。另外，F(xiàn)lash還具有掉電非易失特性，更適合應(yīng)用于本系統(tǒng)。

為了便于存儲容量的升級擴(kuò)展，本系統(tǒng)選用K9F2808作為存儲器。K9F2808為48腳表面封裝器件，芯片內(nèi)部有（16M+512K）×8 bit的存儲空間，可組成32768行，528列，其中后備的16列的列地址編碼為513~527，可進(jìn)行528字節(jié)為一頁的讀、寫和32頁為一塊的擦除操作。此外，K9F2808的特點還在于其命令、地址和數(shù)據(jù)信息均通過8條I/O總線傳輸，接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，易于存儲容量升級。

LPC2114和Flash電子硬盤之間的連線如示意圖，由于LPC2114沒有外部總線，所以對Flash操作只能采用I/O操作方式。K9F2808各種操作具有共同特點，即在I/O端口首先發(fā)送操作命令字到命令寄存器，其后的連續(xù)3個周期發(fā)送需要操作單元的地址，順序為：A0~A7，A9~A16，A17~A23，其中A8由命令字確定。

下面以頁編程操作為例，給出K9F2808的arm驅(qū)動程序（基于ADS1.2開發(fā)環(huán)境），而頁讀以及塊擦除等方法與頁編程類似，只是讀是由#RE信號來鎖存數(shù)據(jù)，而擦除時只須送兩個周期的地址。

row_add為頁號，需要左移9位得到行地址。erase_flash（）――擦除Flash函數(shù)

write_command（）――寫命令函數(shù)

write_address（）――寫地址函數(shù)

write_data（）――寫數(shù)據(jù)函數(shù)

read_data（）――讀數(shù)據(jù)函數(shù)

void flash_store（uint32 row_add， uint8 *buffer）

{ uint16 i；

uint32 statue，address；

//變量定義

IO0DIR |= 0x00ff0000；

//設(shè)定IO方向

if（（row_add== 0）||（（row_add%32）==0））

{address = row_add《9；

address 0x00fffe00；

erase_flash（address）；}

//擦除Flash

write_command（0x80）；

//寫命令80H

address = row_add《9；

address 0x00fffe00；

write_address（address）；

//寫地址

statue = IO0PIN；

//獲取狀態(tài)

while（（statue

{statue = IO0PIN；}

//忙，等待