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

隨著城鄉(xiāng)經濟建設發(fā)展，城市交通也得到很大發(fā)展但迅速增長的機動車輛與發(fā)展相對滯后的城市道路之間不配套矛盾日益突出。利用計算機控制和處理的電子警察系統(tǒng)，通過對違章車輛自動監(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和事故，提高交通執(zhí)法準確性和效率。但是，這種系統(tǒng)在實用中尚存在一些問題：
(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，造價高，施工難度大。 
(2)圖像數(shù)據(jù)大，在網絡中傳輸速度慢。
基于以上缺點，本文提出一種PDA無線交通管理系統(tǒng)。在電子警察系統(tǒng)中，攝像機拍攝違章車輛的圖像，車輛圖像數(shù)字化后送給PDA處理。具有高速處理器芯片PXA255的PDA對車牌字符進行識別，對車輛顏色進行提取和識別，對車輛類型進行識別。然后，PDA把違章車輛的車牌號碼、顏色和車型、違章車輛速度和闖紅燈時間等數(shù)據(jù)通過GPRS通信，送給無線接人裝置。無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，個人數(shù)字助理PDA(Personal Digital Assistant)是繼筆記本式計算機、小型掌上計算機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、可以無線通信等諸多優(yōu)點。在發(fā)達國家，PDA早已成為便利的移動信息產品。最新的PDA手機集移動電話、PDA、電子辭典和網絡等功能于一身，特別是具有傳真、收發(fā)電子郵件、上網瀏覽等功能。PDA具有超大高畫質顯示屏、體積小、重量輕等優(yōu)點，可以以無線方式接人局域網或者Internet，輕松地訪問網絡數(shù)據(jù)庫，也可以以有線方式直接上網。所以，PDA必將在交通管理系統(tǒng)中得到廣泛應用。
Linux具有高效性、開放性、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)則車輛號碼、顏色等資料經過PDA處理后，以數(shù)字數(shù)據(jù)形式上傳給交通數(shù)據(jù)管理中心。PDA上傳的數(shù)字數(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。交通管理系統(tǒng)可以及時得到違章車輛信息，從而更好地對交通系統(tǒng)進行管理，更好地保證交通管理系統(tǒng)正常運作。在該系統(tǒng)中，采用PDA和無線接人裝置，把違章車輛的數(shù)據(jù)直接送給Internet。這樣可以充分利用目前無處不在的Internet，降低建造系統(tǒng)的施工難度，減少建造經費。
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，當車輛闖紅燈時，地感線圈感應到車輛信號，檢測器被觸發(fā)，并通過I／O接口板向控制主機發(fā)出1個開關信號，由信號燈控制器發(fā)出"紅燈"信號也通過I／O接口板向計算機發(fā)出1個開關信號，兩者同時具備時，控制主機給攝像機發(fā)出1個控制信號。攝像機動作，拍攝違章車輛圖像。車輛經過檢測線圈時，控制主機檢測車速，同時記錄闖紅燈時間。由于PXA255處理器運行速度高，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)字化后的車輛灰度圖像，對車輛顏色進行提取和識別，對車牌類型進行分類，對車輛字符進行識別。車輛字符識別系統(tǒng)包括圖像二值轉換，圖像差分、濾波與平滑，車牌定位與旋轉，字符切割，字符識別，車牌顏色提取與識別和車牌分類等功能模塊。違章車輛速度和顏色、闖紅燈時間、違章車輛類型和經過識別的車牌字符等信息， 由PDA以數(shù)據(jù)信號形式發(fā)送給無線接入裝置。
2 PDA交通管理網絡系統(tǒng)
該系統(tǒng)的結構如圖2所示。
 
無線接入裝置接入的PDA信息，通過Internet網送給交通數(shù)據(jù)管理中心。該體系結構主要功能是：
(1)支持PDA接入，把PDA的數(shù)據(jù)以無線通信方式接收到無線接入裝置中；
(2)保證數(shù)據(jù)經過公共GPRS網絡和Internet時的安全，根據(jù)無線終端設備特點(如屏幕大小、所使用的瀏覽器等)進行數(shù)據(jù)格式自動轉換，以得到最優(yōu)化數(shù)據(jù)的顯示；
(3)與后臺交通管理數(shù)據(jù)庫應用集成。該體系結構基于數(shù)據(jù)庫和無線通信，配合相關服務器和第三方產品(如路由器和防火墻等)，組成一個端到端的安全解決方案。
3 PXA255及其應用
Intel PXA255處理器符合工業(yè)產品應用標準，符合工業(yè)上倡導的MIPS／mV性能設計要求。這個處理器將一個復雜集成電路合成在一塊芯片上，采用Intel XscaleTM微結構體系框架，具有許多外圍接口，功能強大。PXA255具有嵌入式處理器的優(yōu)點，可廣泛應用于便攜式裝置、網絡設備中。其信號流程圖如圖3所示。
圖3中RTC為實時控制，OS Timer為振蕩器的定時器，PWM為脈寬調節(jié)器。I2C(Inter-Integrated-Circuit)總線單元提供一個兩腳串行通信口，其中SDA數(shù)據(jù)腳提供給數(shù)據(jù)線和地址線，SCL時鐘腳控制時鐘。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不能同時應用。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)為網絡同步串行端口，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32位處理器；
(2)Intel XscaleTM內核采用ARM*Version 5TE型指令結構，其中T指Thumb指令集，E(DSP-Enhance)指加強的DSP指令集，能進行整數(shù)和浮點數(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