基于Linux操作系統的智能交通實時信息發布系統設計

化雪薈，馮欣悅，陳文鳳

（佛山職業技術學院，廣東佛山 528000）

0 引言

現代分布式智能交通系統是依托物聯網技術，利用現代信息服務手段，使城市智能交通系統和終端產品實現產業化；同時，通過城市交通路況實時信息發布系統，利用物聯網、云計算、大數據等技術，實現城市交通的智能指揮和智能誘導，提高交通運輸效率，緩解交通阻塞，提高路網通過能力，減少交通事故，降低能源消耗，減輕環境污染。同時，面向社會和市民拓展便民服務空間，開展創新服務形式，為各界提供便利、實用的各類服務產品，提高社區居民的生活、工作、休閑品質[1]。

交通路況實時信息發布系統是通過在城市快速路、主干道上容易發生擁堵的點位，設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。這些信息板根據交通自動檢測系統提供的數據發布道路流量，幫助司機選擇暢通路段。

1 VMS顯示控制系統主板

VMS顯示控制系統采用通訊技術、傳輸技術、電子電路技術等研究方法，實現VMS連入云服務器；云服務器實現VMS的狀態管理，信息統一發布，并提供友好的WEB操作界面給最終使用者，提供APP管理平臺給系統管理者和維護者，有效結合了最先進的技術和理念，解決VMS管理難題。

1.1 VMS微處理器的選型

VMS基于ARM處理器設計開發，ARM Cortex-A8 800MHz擁有可實現高效系統管理的全功能系統控制器，其中包含了一個復位控制器、關機控制器、時鐘管理、高級中斷控制器（AIC）、調試單元（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標準的217球LFBGA封裝。該產品包含了32 kB指令以及32 kB數據緩存、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在內的靜態存儲器[2]。

1.2 無線MODEM選型

H8921s3G/LTE路由器是基于3G/LTE技術的無線路由器產品，它采用高性能32位處理器，嵌入式操作系統的設計，完美支持USB高速模式。H8921s 3G/LTE路由器以其高速的移動數據傳輸能力滿足不同的應用需求。其高可靠、高性能的設計及有線無線切換、WiFi支持使之更專注于應用于國內外金融、車載WiFi、企業應用等行業。

1.3 VMS嵌入式軟件平臺

VMS軟件設計是基于linux系統下設計開發的，在ARM Cortex-A8 800MHz處理器上移植了U-BOOT引導、Linux內核和UBIFS文件系統，VMS程序運行在linux操作系統下，保證系統的穩定性和安全性[3-5]。VMS控制系統是基于Linux平臺下開發，以Eclipse為開發環境。具有良好的用戶界面且方便用戶調試。

2 VMS電路設計技術路線

本系統硬件電路設計與PCB制作是基于Altium De?signer Summer 09平臺上開發設計的，軟件通過把原理圖設計、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計輸出等技術的完美融合，為設計者提供了全新的設計解決方案，使設計者可以輕松進行設計，熟練使用這一軟件必將使電路設計的質量和效率大大提高。

2.1 主控板電路設計

AT91SAM9G20擁有可實現高效系統管理的全功能系統控制器，其中包含了一個復位控制器、關機控制器、時鐘管理、高級中斷控制器（AIC）、調試單元（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標準的217球LFBGA封裝。

其廣泛的外圍設備集包括USB全速主機和設備接口、一個10/100 Base T以太網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/從串行外圍設備接口（SPI）、兩個三通道16位定時計數器（TC）、一個雙線接口（TWI）以及四通道10位模數轉換器。三個32位并行輸入/輸出控制器讓針腳與這些外圍設備可以實現多路復用，從而減少了設備的針腳數量以及外圍設備DMA通道，將接口與片上、片外存儲器之間的數據吞吐量提升到了最高水平。

2.2 NAND Flash電路設計

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

2.3 數據通訊技術路線

VMS控制系統與服務器使用自主研發的JetFileII協議+國際通用標準NTCIP協議，具有靈活多變、通訊穩定可變長的數據包等特點。

2.4 數據安全技術路線

數據安全方面，在VMS登錄和服務器通信數據進行AES加密，保證數據的安全性。AES的數據加密算法具有強安全性、高性能、高效率、易用和靈活等優點。AES設計有三個密鑰長度:128，192，256位，相對而言，AES的128密鑰比DES的56密鑰強1021倍。

2.5 數據存儲技術路線

服務器數據存儲使用SQL Server。VMS數據存儲采用Sqlite3小型數據庫存儲處理，把VMS的日志信息，狀態信息記錄在SQLite數據庫中。SQLite是一個開源的嵌入式關系數據庫，它在2000年由D.Richard Hipp發布，它可減少應用程序管理數據的開銷，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，但在進程內部，它卻是完整的，自包含的數據庫引擎[6-7]。

3 VMS控制主板

VMS（可變情報板）顯示終端的關鍵部件是主板。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據提供便利。協處理器為FPGA，支持DVI和HDMI信號輸入，主板設計有12個全彩驅動板接口、數字量輸入2路，數字量輸出2路，通訊方式支持S232，RS485，10M/100M、1000M，以太網，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主板的基本結構如圖1所示。

圖1 CZ9246主板

4 結論

交通路況實時信息發布系統可以根據接收的交通實時采集檢測系統、交通路口信號協調控制系統的信息及時顯示到VMS顯示終端，當發生事故等突發情況或出現惡劣天氣時，信息板可以自動實時發布路況信息和管制信息，引導車輛避開擁堵和意外事件點段，實現對車輛的全程引導。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。