基于ARM的六相位交通信號機(jī)設(shè)計(jì)
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傳統(tǒng)的RS 232／RS 485串口，存在通信距離短、傳輸速率低等缺陷，不能滿足未來交通控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的要求，因此本文為信號機(jī)設(shè)計(jì)了10／100Mb／s以太網(wǎng)接口。LM3S8962自帶有10／100以太網(wǎng)控制器，包括完全集成的媒體訪問控制器(MAC)和網(wǎng)絡(luò)物理(PHY)接口器件。為了實(shí)現(xiàn)信號電平耦合與阻抗匹配，避免信號機(jī)系統(tǒng)與以太網(wǎng)之間相互干擾，本文在PHY和RJ 45接口之間連接網(wǎng)絡(luò)變壓器HR601680，將發(fā)送和接收信號線分別與PHY，RJ 45對應(yīng)連接。以太網(wǎng)接口如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/148715.htm
2．5 綠沖突檢測模塊
綠沖突檢測是系統(tǒng)自檢的重要部分，檢測同一時刻6個相位是否有2個或2個以上沖突相位的綠燈信號同時被點(diǎn)亮的情況。本文利用8位數(shù)據(jù)并入串出芯片74HC165為信號機(jī)設(shè)計(jì)了綠沖突檢測電路，使用LM3S8962的3個GPIO端口PB7，PA4，PG1分別控制74HC165的并行數(shù)據(jù)加載、時鐘脈沖輸入和串行數(shù)據(jù)的讀取，74HC165的8個輸入端分別接至6個相位及2路人行道的綠燈信號。LM3S8962根據(jù)讀取的綠燈信號狀態(tài)及綠沖突判斷規(guī)則判定是否發(fā)生綠沖突。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件包括設(shè)備驅(qū)動、控制軟件以及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議三部分。
3．1 設(shè)備驅(qū)動
設(shè)備驅(qū)動程序作為系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)，是硬件設(shè)備的接口，應(yīng)用程序通過這個接口才能控制硬件設(shè)備的工作。本信號機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動程序包括：FLASH讀寫驅(qū)動、SSI驅(qū)動、以太網(wǎng)控制器驅(qū)動、DS1302讀寫驅(qū)動、74HC165驅(qū)動等。
3．2 uIP協(xié)議
為了實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信，需要移植網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。uIP協(xié)議棧是為小型嵌入式微處理器設(shè)計(jì)的微型TCP／IP協(xié)議棧，提供必需的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。本文為信號機(jī)系統(tǒng)移植uIP0．9協(xié)議棧，將信號機(jī)系統(tǒng)配置為一個小型WEB服務(wù)器。應(yīng)用程序中監(jiān)聽80端口，從uip_conn結(jié)構(gòu)體中讀取當(dāng)前連接的相關(guān)信息，由uip_connected()判斷遠(yuǎn)程主機(jī)是否連接上本機(jī)，由uip_newdata()判斷是否接收到遠(yuǎn)程主機(jī)的新數(shù)據(jù)，由uip_send()向遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包。
3．3 軟件功能模塊
系統(tǒng)控制軟件是信號機(jī)軟件的核心，本文采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，將控制軟件按功能分為初始化、方案處理、秒時段處理、綠沖突檢測、按鍵處理、通信等5個模塊。
初始化包括硬件和軟件初始化，硬件初始化包括對片內(nèi)FLASH、DS1302芯片、液晶模塊、以太網(wǎng)接口等的測試，軟件初始化包括初始化信號機(jī)參數(shù)、清除標(biāo)志等。
方案處理從FLASH中讀取系統(tǒng)控制模式、工作時段、信號配時、通行相序等信號機(jī)的基本工作參數(shù)，并存入特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，供其他模塊調(diào)用。
秒時段處理由每秒中斷一次的定時器完成各相位燈色信號輸出、為各相倒計(jì)時時間計(jì)數(shù)、切換通行相位等任務(wù)。
綠沖突檢測由定時器每隔特定的時間完成檢測各相位是否發(fā)生綠燈信號沖突的任務(wù)。若發(fā)生綠沖突，進(jìn)行聲光報警并進(jìn)入黃閃控制。
按鍵處理由外部中斷服務(wù)程序完成查詢系統(tǒng)狀態(tài)、修改系統(tǒng)參數(shù)、更改系統(tǒng)工作模式等任務(wù)。
通信部分為信號機(jī)與監(jiān)控中心的以太網(wǎng)通信，完成接收監(jiān)控中心的控制命令、發(fā)送信號機(jī)狀態(tài)參數(shù)等任務(wù)。
3．4 軟件流程
信號機(jī)上電后，首先進(jìn)行初始化，如果初始化能夠正常完成，則進(jìn)入方案處理，從FLASH中取出各控制模式對應(yīng)的工作參數(shù)并存入特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，之后系統(tǒng)默認(rèn)進(jìn)入多時段控制模式，根據(jù)當(dāng)前時段的工作參數(shù)執(zhí)行對應(yīng)的控制。當(dāng)定時器產(chǎn)生1 s中斷時，進(jìn)入秒時段處理輸出燈色、倒計(jì)時信號。當(dāng)接收到按鍵請求時，進(jìn)入外部中斷處理程序響應(yīng)用戶請求。當(dāng)接收到遠(yuǎn)程主機(jī)命令或者發(fā)送數(shù)據(jù)給遠(yuǎn)程主機(jī)時，進(jìn)入通信處理模塊。信號機(jī)每隔一定的時間間隔進(jìn)入綠沖突檢測模塊，檢測綠燈沖突。
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