停車指引系統嵌入式無線網關設計

近些年來，隨著汽車成本的不斷下降以及人均GDP的持續增長。我國的汽車擁有量急劇增加，在很多城市里出現了停車難的現象，為了滿足停車的需求，出現了各種類型的停

車場，但是大部門還是基于PC的傳統停車場管理系統，傳統的停車場管理系統把重點放在了計費收費管理上，然而在車位查找、實時性、效率管理方面不盡如人意，很難滿足人們的需求。在本設計中，不僅把基于無線傳感網絡的物聯網技術應用到了智能停車場中，而且結合了移動互聯網技術。

本設計采用三星公司ARM11內核的S3C6410為MCU，設計了無線網關，網關的路由器接收各個車位監控節點上安裝的Zigbee模塊發送來的車位信息，經過數據的重組和打包將所有節點的數據發送到中控計算機上與安卓客戶端上。此外所有車位監控節點上安裝的Zigbee模塊內置Mesh網協議棧，該網絡可以自動監測和增加新的節點。

1 系統工作原理

本設計主要有四部分構成，基于Zigbee技術的監控節點，用于監控空余車位情況;基于ARM技術的無線網關，用來處理并上傳節點信息;PC上位機，用于管理人員查看、管理車位信息，計費;智能終端上位機，用于客戶查看空位信息、提前預約車位、引導客戶到空余車位等。針對上述特定，節點部分采用內置協議棧的XBee—PRO模塊，網關部分采用S3C6410為MCU，采用Linux2.6系統。系統結構框圖如圖1所示。

Zigbee路由節點由兩部分組成，zigbee路由器模塊以及超聲波檢測模塊，它們通過RS232接口連接，超聲波檢測模塊用來檢測車位信息，Zigbee路由器模塊用來上傳數據。無線網關包括ARM處理器模塊、Wi—Fi模塊、Zigbee協調器模塊。Zigbee協調器模塊上電后會組建ZigbeeMesh網，Zigbee路由器模塊可以自動檢測到協調器并建立連接關系，Mesh網

絡具有自動組織和不需要人工干預的特點。無線網關通過協調器向路由節點發送查詢命令，超聲波檢測模塊測得車位的狀態后，會通過路由器模塊自動選擇最佳的傳播路徑，將數據通過一跳或多跳傳輸到協調器，即使路由節點和協調器距離比較遠，數據也可以通過中間路由器模塊的轉發到達協調器，因此系統對建網的布局要求不高。無線網關相當于數據路由器，將節點傳來的數據解析后分別發送至計算機以及智能終端，并保存至SQLite數據庫。車主以及停車場管理人員可以使用智能終端檢查停車場車位信息，根據導航進行停車。

2 系統硬件設計

2.1 嵌入式無線網關部分

嵌入式無線網關部分硬件電路如圖2所示。S3C6410核心板采用高密度6層板設計，它集成了256M DDR RAM，2GB的NOR Flash，256M Nand Flash存儲器，采用5V供電，在板實現CPU必需的各種核心電壓轉換。在CPU上運行的是Linux2.6操作系統。系統提供2路RS232，上位機可通過其中一路燒寫程序，配置工作參數，另一路用于和Zigbee協調器通信。 USB接口可以連接3G無線上網卡使系統可以升級為向公網服務器提交數據。擴展的SD_Card接口有兩個作用，一是給主CPU燒寫Linux系統。二是為了存儲較長時間的數據記錄文件。以太網接口可以用來與中控計算機通信，將各個路由節點的信息上傳到PC上供進一步的分析與顯示。掛接的Wi—Fi協調器用來與無線路由器相連，在布線復雜的情況下可以代替以太網線。此外還設計了系統狀態、網絡狀態、電源和3個LED用來實時監視硬件的工作狀態，一個復位按鍵用來復位系統。硬件框圖如圖2所示。

2.2 Zigbee通信部分

本系統選用美國Digi公司的內置協議棧的XBee—PRO模塊，XBee—PRO模塊的有效通信范圍在室外可以達到1 500 m的傳輸距離。XBee—PRO協調器模塊硬件由無線收發單芯片模塊、LM1117—3.3電壓轉換芯片、WRB2405隔離型DC/DC模塊、232串口、電源以及指示燈等組成，硬件電路如圖3所示。協調器和路由器在硬件上沒有差別，只不過運行的程序不同。

3 系統軟件設計

3.1 嵌入式無線網關部分

嵌入式網關部分主要包括數據查詢程序，WIFI與IP配置程序，BOA服務程序，數據包接收與解析程序，數據上傳程序，數據存儲程序。因為在ARM處理器運行著linux操作系

統，所以每一個把每個任務都建立一個單獨的線程，這樣可以更加有效的處理各個任務。尤其是在節點比較多的時候，多線程還可以保證查詢的實時性。系統主要程序結構如圖3所示。

數據查詢程序會通過Zigbee協調器周期性輪流查詢各個節點的數據，節點收到查詢指令后會把節點數據通過Mesh網傳給嵌入式網關，網關會記錄逆節點數據到嵌入式數據庫

SOLITE中。除了周期性查詢，當用戶發起查詢指令后，網關會實時查詢數據。嵌入式網關與Zigbee通過串口進行數據傳輸，還可以通過串口發送配置命令。數據庫的數據存儲到外置SD卡上，用來保證有足夠的空間。嵌入式網關的數據會通過Socket實時的上傳到客戶端。

3.2 Zigbee協議數據幀

網關掛載的XBee—PRO協調器模塊在上電后會自動組網。XBee—PRO模塊具有空、睡眠、命令、發送和接收5種操作模式。每一種模式都有透明(AT)和應用程序接口(API)兩種操作模式。工作在AT模式時，XBee-PRO模塊具有替代串口線的作用，并以字節為單位操作各種數據。而當系統工作在API模式時，XBee—PRO模塊收發的所有數據均被包含在特定格式數據幀中。API方式包含的功能更全面并兼容AT指令，可以對XBee-PRO進行更加深層次的操作。所以對XBee的操作采用API方式。

工作在API方式時，XBee-PRO模塊收發的數據將被包含在特定格式的數據幀中。

本系統定義的路由器模塊發送車位狀態的API數據幀結構如圖4所示。

上一頁 1 2 下一頁