在该系统中,当车辆闯红灯时,地感线圈感应到车辆信号,检测器被触发,并通过I/O 接口板向控制主机发出1个开关信号,由信号灯控制器发出的“红灯”信号也通过I/O接口板向计算机发出1个开关信号,两者同时具备时,控制主机给摄像机发出1个控制信号。摄像机动作,拍摄违章车辆图像。车辆经过检测线圈时,控制主机检测车速,同时记录闯红灯时间。由于PXA255处理器运行速度高,它能满足高速处理图像数据的要求。具有PXA255处理芯片的PDA可以根据数字化后的车辆灰度图像,对车辆颜色进行提取和识别,对车牌类型进行分类,对车辆字符进行识别。车辆字符识别系统包括图像二值转换,图像差分、滤波与平滑,车牌定位与旋转,字符切割,字符识别,车牌颜色提取与识别和车牌分类等功能模块。违章车辆速度和颜色、闯红灯时间、违章车辆类型和经过识别的车牌字符等信息,由PDA以数据信号形式发送给无线接入装置。
2 PDA交通管理网络系统
该系统的结构如图2所示。
无线接入装置接入的PDA信息,通过Internet网送给交通数据管理中心。该体系结构主要功能是:
(1)支持PDA接入,把PDA的数据以无线通信方式接收到无线接入装置中;
(2)保证数据经过公共GPRS网络和Internet时的安全,根据无线终端设备特点(如屏幕大小、所使用的浏览器等)进行数据格式自动转换,以得到最优化数据的显示;
(3)与后台交通管理数据库应用集成。该体系结构基于数据库和无线通信,配合相关服务器和第三方产品(如路由器和防火墙等),组成一个端到端的安全解决方案。
3 PXA255及其应用
Intel PXA255处理器符合工业产品应用标准,符合工业上倡导的MIPS/mV性能设计要求。这个处理器将一个复杂集成电路合成在一块芯片上,采用Intel XscaleTM微结构体系框架,具有许多外围接口,功能强大。PXA255具有嵌入式处理器的优点,可广泛应用于便携式装置、网络设备中。其信号流程图如图3所示。
图3中RTC为实时控制,OS Timer为振荡器的定时器,PWM为脉宽调节器。I2C(Inter-Integrated-Circuit)总线单元提供一个两脚串行通信口,其中SDA数据脚提供给数据线和地址线,SCL时钟脚控制时钟。I2S(Inter-Integrated-Circuit Sound Controller)为立体声频串行接口控制器,AC97(AC’97 Controller Unit)为声频控制单元。I2S和AC97不能同时应用。UART(Universal asynchronous Receiver/Transmitter Serial Ports)异步接收/发送端口支持三种异步接收/发送UART模式。NSSP(Network Synchronous Serial Protocol)为网络同步串行端口,SSP为同步串行端口。SlowIrDA(Slow Infrared Data Association)为慢速红外线通信端口,FastIrDA为快速红外线通信端口。USB Client(Universal Serial Bus Client)为通用串行总线单元。MMC(Multimemedia Card Controller)为多媒体控制器。
PXA255的具体特征为:
(1)PXA255是一个32位处理器;
(2)Intel XscaleTM内核采用ARM*Version 5TE型指令结构,其中T指Thumb指令集,E(DSP-Enhance)指加强的DSP指令集,能进行整数和浮点数处理。
(3)PXA255工作电压是1.3V,而PXA250工作电压是1.5V,PXA255功耗更小,节约了电能。采用0.18μm制造工艺,是一块面积为17mm×17mm、256脚的芯片。
PXA255是一个高性能、低价格、低能耗的RISC处理器。采用该芯片的PDA,体积更小,电池用得更久,上网速度更快。
4 嵌入式 Linux的应用
4.1 嵌入式Linux
高端嵌入式系统要求许多高级的功能,如图形用户界面和网络支持。很多高端RTOS供应商已经提供了这些功能,但其价格较高。微软的Windows CE有此类功能,但不具备大多数嵌入式系统要求的实时性能,而且难以移植。以DOS为基础用单独的第三方工具拼凑成一个操作系统,同样不能满足嵌入式系统的要求。嵌入式Linux操作系统以价格低廉、功能强大又易于移植而被广泛采用,成为新兴的操作系统。Linux嵌入式操作系统是一种实时的、支持嵌入式系统应用的操作系统软件,是嵌入式系统极为重要的组成部分,通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依靠性、软件固态化及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。
Linux是与Unix相似、以核心为基础、完全内存保护、多任务多进程的操作系统,为嵌入操作系统提供了一个极有吸引力的选择。PDA选择嵌入式Linux作为操作系统,主要原因如下:
(1)系统处理实时性好,性能稳定。
(2)文件管理系统更适合于大量的图像数据。
(3)内核小巧和高效,作为专用系统,具有系统小、指令精简、处理速度快等特点。
(4)系统数据置于ROM/FLASH MEMORY,调用速度快,不会被改变,稳定性好。
(5)本身内置网络支持。
4.2 PAD中嵌入式 Linux内核实现方法
Linux系统分为三个层次:用户、核心和硬件。Linux 内核可直接从Internet下载,也可从一发行版本如Red Hat Linux、Turbo Linux得到。Linux核心源代码执行GPL 版权协议,任何人都可在遵循GPL版权协议条件下对Linux核心进行修改和补充,并可根据自身应用系统的需求,进行裁减定制,形成针对应用的嵌入式Linux内核。本方案采用Red hat Linux 6.0,内核版本2.2.5,在保留TCP/IP 网络支持、STAR902以太网卡驱动的情况下,定制后的内核大小为360KB,足以满足本系统中嵌入式硬件及软件的需求。
Linux核心源程序通常都安装在/usr/SRC/linux下,核心源程序文件按树形结构进行组织。在这里,对Linux内核进行分析:
(1)系统的引导和初始化:Linux系统的引导有Lilo、 Loadin引导和Linux的自举引导三种。而Linux的自举引导所对应源程序为arch/i386/boot/bootsect.S,它为实模式汇编程序。无论哪种引导方式,最后都要跳转到 arch/i386/Kernel/setup.S。setup.S主要进行实模式下的初始化,为系统进入保护模式做准备。此后,系统执行 arch/i386/kernel/head.S。head.S 中定义的一段汇编程序setup_idt,负责建立一张256项idt表,此表保存着所有自陷和中断的入口地址,其中包括系统调用总控程序system_call 入口地址。除此之外,head.S还要做一些其他初始化工作。
