基于物聯網的城市停車位管理系統

圖2　MC13213功能框圖

車載電子標簽及停車位測控節點均采用Freescale公司的MC13213芯片，標簽采用2.4G ZigBee無線協議傳輸數據，平常處于低功耗休眠狀態，只有當被喚醒之后才無線發送用戶的ID數據，之后立即進入休眠狀態，電子標簽工作電壓范圍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。當停車位測控節點接收到從電子標簽發來的用戶ID信息時，停車位測控節點打開車位上的擋車器，并將用戶ID信息無線發送至停車場主控節點，停車場主控節點再通過25 G或3 G模塊將用戶ID信息發送至監控中心服務器，實時更新停車位的使用信息。每個用戶可隨時通過電腦或手機登錄服務器的網頁，查詢該城市的所有停車位的空閑和占用情況。當用戶通過網絡預訂某停車位時，監控中心將該用戶ID逐步傳遞至停車位測控節點，則在預訂有效時間內，只有擁有該ID的用戶到達時，停車位測控節點才打開停車位上的擋車器。若預訂車位時尚無空位，則當有空位時，停車位測控器可即時將空位信息傳至停車場主控節點，停車場主控節點即時通過GPRS短信通知用戶。

2.2　停車場主控節點

停車場主控節點作為一個停車場網絡的路由節點和主控節點，是Internet和停車場網絡的接口網關。停車場主控節點主要由2個MCU控制器和兩個遠距離無線通信模塊GTM900B（華為GPRS通信模塊）和EM770W（華為WCDMA 3G通信模塊）組成。以MC13213無線傳感網絡微控制器為核心的停車場網絡主控節點負責和停車位無線傳感網絡通信，將相關數據幀信息通過同步信號和SCI接口發送到2.5G/3G數據收發處理模塊，該模塊以32位ColdFire系列芯片MCF52223為核心（MCF52223芯片具有1個USB2.0通信和3個UART接口[10]，和3G模塊/2.5G模塊接口比較容易），接收數據后經處理后封幀，然后通過2.5G/3G發送到監控中心的服務器中。MCF52223可以通過SCI接口和GPRS模塊GTM900B進行數據通信，也可以通過USB接口和WCDMA模塊EM770W通信。同時2.5G/3G模塊接收到監控中心的命令數據后，交由MCF52223解析，然后將解析后的命令發送到停車位網絡的主控節點。主控節點將數據發送到停車位網絡中傳輸。

3　軟件設計

3.1　停車位測控節點主程序設計

主函數流程主要有三部分，有一個網絡數據幀處理隊列。第一個部分主要是系統的初始化和相關變量的設置；第二個部分主要是獲取車載標簽信息；第三個部分查看網絡數據幀處理隊列中是否有數據幀需要處理，如果有則將幀送給網絡數據幀處理和轉發模塊來進行相關操作。

3.2　停車場主控節點軟件設計

3.2.1　RFZigBee接收數據模塊

該部分負責接收從停車位傳感網絡接收相關數據，判斷該數據幀的正確性和合法性，然后對數據幀進行處理，之后經SCI模塊發送至2.5G/3G數據收發處理模塊。

每當RFZigBee接收模塊收到一個IRQ中斷，中斷處理程序接收數據幀，在接收數據的過程中將數據放入緩存。應用程序循環掃描緩存區，一旦發現有數據，就取出數據并進行有效性驗證，然后做相應處理之后轉發數據，轉發數據前要先發送同步信號，保持通信的同步和穩定。已發送數據幀緩存區定時清除。

3.2.2　RFZigBee發送數據模塊

該部分主要負責偵聽串口數據，然后解析數據幀，同時判斷數據的有效性，判斷是否為2.5G/3G數據收發處理模塊發送來的命令。如果數據幀合法，那么對數據幀做一定的處理，然后發送給停車位傳感網絡。

所以MC13213無線傳感網絡主控節點主要是作為停車位傳感網絡的路由，將停車位傳感網絡中需要傳輸的數據發送給2.5G/3G的數據收發處理模塊去處理，同時將有意義的數據幀傳輸給對應的停車位傳感網絡。

(1) 中斷處理函數流程

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據。每次IRQ3中斷來時清接收計數標志為0，同時使能UART0/USB接收中斷。然后UART0/USB接收中斷開始接收數據，每接收一個接收計數標志就要加1，直到達到數據幀的長度之后，作對應的校驗，如果正確將置對應的標志位。