化雪薈，馮欣悅，陳文鳳

（佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東佛山 528000）

0 引言

現(xiàn)代分布式智能交通系統(tǒng)是依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用現(xiàn)代信息服務(wù)手段，使城市智能交通系統(tǒng)和終端產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；同時，通過城市交通路況實時信息發(fā)布系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實現(xiàn)城市交通的智能指揮和智能誘導(dǎo)，提高交通運輸效率，緩解交通阻塞，提高路網(wǎng)通過能力，減少交通事故，降低能源消耗，減輕環(huán)境污染。同時，面向社會和市民拓展便民服務(wù)空間，開展創(chuàng)新服務(wù)形式，為各界提供便利、實用的各類服務(wù)產(chǎn)品，提高社區(qū)居民的生活、工作、休閑品質(zhì)[1]。

交通路況實時信息發(fā)布系統(tǒng)是通過在城市快速路、主干道上容易發(fā)生擁堵的點位，設(shè)置了大型室外可變情報信息板（VMS），每2分鐘刷新一次，每天顯示成千上萬條實時路況信息。這些信息板根據(jù)交通自動檢測系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)發(fā)布道路流量，幫助司機選擇暢通路段。

1 VMS顯示控制系統(tǒng)主板

VMS顯示控制系統(tǒng)采用通訊技術(shù)、傳輸技術(shù)、電子電路技術(shù)等研究方法，實現(xiàn)VMS連入云服務(wù)器；云服務(wù)器實現(xiàn)VMS的狀態(tài)管理，信息統(tǒng)一發(fā)布，并提供友好的WEB操作界面給最終使用者，提供APP管理平臺給系統(tǒng)管理者和維護者，有效結(jié)合了最先進的技術(shù)和理念，解決VMS管理難題。

1.1 VMS微處理器的選型

VMS基于ARM處理器設(shè)計開發(fā)，ARM Cortex-A8 800MHz擁有可實現(xiàn)高效系統(tǒng)管理的全功能系統(tǒng)控制器，其中包含了一個復(fù)位控制器、關(guān)機控制器、時鐘管理、高級中斷控制器（AIC）、調(diào)試單元（DBGU）、周期間隔定時器、看門狗定時器以及實時定時器。采用符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的217球LFBGA封裝。該產(chǎn)品包含了32 kB指令以及32 kB數(shù)據(jù)緩存、兩個16 kB SRAM存儲塊以及64 kB ROM，在最高處理器或總線速度下可實現(xiàn)單周期訪問而且具備一個包含了許多控制器的外部總線接口，可控制SDRAM以及包括NAND Flash和CompactFlash在內(nèi)的靜態(tài)存儲器[2]。

1.2 無線MODEM選型

H8921s3G/LTE路由器是基于3G/LTE技術(shù)的無線路由器產(chǎn)品，它采用高性能32位處理器，嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計，完美支持USB高速模式。H8921s 3G/LTE路由器以其高速的移動數(shù)據(jù)傳輸能力滿足不同的應(yīng)用需求。其高可靠、高性能的設(shè)計及有線無線切換、WiFi支持使之更專注于應(yīng)用于國內(nèi)外金融、車載WiFi、企業(yè)應(yīng)用等行業(yè)。

1.3 VMS嵌入式軟件平臺

VMS軟件設(shè)計是基于linux系統(tǒng)下設(shè)計開發(fā)的，在ARM Cortex-A8 800MHz處理器上移植了U-BOOT引導(dǎo)、Linux內(nèi)核和UBIFS文件系統(tǒng)，VMS程序運行在linux操作系統(tǒng)下，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性[3-5]。VMS控制系統(tǒng)是基于Linux平臺下開發(fā)，以Eclipse為開發(fā)環(huán)境。具有良好的用戶界面且方便用戶調(diào)試。

2 VMS電路設(shè)計技術(shù)路線

本系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與PCB制作是基于Altium De?signer Summer 09平臺上開發(fā)設(shè)計的，軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。

2.1 主控板電路設(shè)計

AT91SAM9G20擁有可實現(xiàn)高效系統(tǒng)管理的全功能系統(tǒng)控制器，其中包含了一個復(fù)位控制器、關(guān)機控制器、時鐘管理、高級中斷控制器（AIC）、調(diào)試單元（DBGU）、周期間隔定時器、看門狗定時器以及實時定時器。采用符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的217球LFBGA封裝。

其廣泛的外圍設(shè)備集包括USB全速主機和設(shè)備接口、一個10/100 Base T以太網(wǎng)MAC、圖像傳感器接口、多媒體卡接口（MCI）、同步串行控制器（SSC）、USART、主/從串行外圍設(shè)備接口（SPI）、兩個三通道16位定時計數(shù)器（TC）、一個雙線接口（TWI）以及四通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。三個32位并行輸入/輸出控制器讓針腳與這些外圍設(shè)備可以實現(xiàn)多路復(fù)用，從而減少了設(shè)備的針腳數(shù)量以及外圍設(shè)備DMA通道，將接口與片上、片外存儲器之間的數(shù)據(jù)吞吐量提升到了最高水平。

2.2 NAND Flash電路設(shè)計

ARM Cortex-A8 800MHz內(nèi)置的NANDFlash控制器支持8bit數(shù)據(jù)寬度，I/O速度最高達50MB/s，有獨立的片選信號。為使用戶程序、數(shù)據(jù)能掉電保存，核心板NAND Flash電路采用型號是Samsung的K9F2G08U0C芯片，容量256MB。

2.3 數(shù)據(jù)通訊技術(shù)路線

VMS控制系統(tǒng)與服務(wù)器使用自主研發(fā)的JetFileII協(xié)議+國際通用標(biāo)準(zhǔn)NTCIP協(xié)議，具有靈活多變、通訊穩(wěn)定可變長的數(shù)據(jù)包等特點。

2.4 數(shù)據(jù)安全技術(shù)路線

數(shù)據(jù)安全方面，在VMS登錄和服務(wù)器通信數(shù)據(jù)進行AES加密，保證數(shù)據(jù)的安全性。AES的數(shù)據(jù)加密算法具有強安全性、高性能、高效率、易用和靈活等優(yōu)點。AES設(shè)計有三個密鑰長度:128，192，256位，相對而言，AES的128密鑰比DES的56密鑰強1021倍。

2.5 數(shù)據(jù)存儲技術(shù)路線

服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲使用SQL Server。VMS數(shù)據(jù)存儲采用Sqlite3小型數(shù)據(jù)庫存儲處理，把VMS的日志信息，狀態(tài)信息記錄在SQLite數(shù)據(jù)庫中。SQLite是一個開源的嵌入式關(guān)系數(shù)據(jù)庫，它在2000年由D.Richard Hipp發(fā)布，它可減少應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)的開銷，SQLite可移植性好，很容易使用，很小，高效而且可靠。SQLite嵌入到使用它的應(yīng)用程序中，它們共用相同的進程空間，而不是單獨的一個進程。從外部看，它并不像一個RDBMS，但在進程內(nèi)部，它卻是完整的，自包含的數(shù)據(jù)庫引擎[6-7]。

3 VMS控制主板

VMS（可變情報板）顯示終端的關(guān)鍵部件是主板。它的CPU采用的是ARMCortex-A8 800MHz芯片，ROM采用DDR3 256MB，自帶內(nèi)存容的4GB，可擴展的容量達到64G，兼容SD卡、U盤，為用戶存儲大容量數(shù)據(jù)提供便利。協(xié)處理器為FPGA，支持DVI和HDMI信號輸入，主板設(shè)計有12個全彩驅(qū)動板接口、數(shù)字量輸入2路，數(shù)字量輸出2路，通訊方式支持S232，RS485，10M/100M、1000M，以太網(wǎng)，USB；支持同步播放和異步播放的顯示方式，支持RSS功能和多窗口播放功能，帶亮度和溫濕度傳感器，亮度控制等級可達到256級，支持手動、自動、定時控制方式。支持逐點校正和逐點檢測功能。是一款功能強大齊全的VMS控制板。

CZ9246主板的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 CZ9246主板

4 結(jié)論

交通路況實時信息發(fā)布系統(tǒng)可以根據(jù)接收的交通實時采集檢測系統(tǒng)、交通路口信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的信息及時顯示到VMS顯示終端，當(dāng)發(fā)生事故等突發(fā)情況或出現(xiàn)惡劣天氣時，信息板可以自動實時發(fā)布路況信息和管制信息，引導(dǎo)車輛避開擁堵和意外事件點段，實現(xiàn)對車輛的全程引導(dǎo)。另外，可以通過手機APP實時登錄和查詢城市出行信息，手機用戶還可以通過短信、微信、GPS定位、GIS地圖了解實時路況，查詢到達目的地的最佳路線。