3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　目前常見的嵌入式操作系統(tǒng)主要有WinCE、Linux、Vxworks等幾種。其中Linux操作系統(tǒng)的源碼完全開放。由于其自身具有高效穩(wěn)定、網(wǎng)絡(luò)資源豐富、內(nèi)核小、執(zhí)行速度快，可移植性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。所以，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺(tái)。

　　在軟件設(shè)計(jì)方面，首先需要在單片機(jī)和PC機(jī)之間建立交叉編譯環(huán)境，用來編譯引導(dǎo)程序和Linux內(nèi)核。然后完成引導(dǎo)程序Bootloa der的移植；配置和編譯Linux內(nèi)核；制作根文件系統(tǒng)以及底層驅(qū)動(dòng)程序。最后，通過編寫上層應(yīng)用程序完成圖像采集、GPS信息采集、3G傳輸?shù)裙δ堋Ｏ旅鎺坠?jié)詳細(xì)的介紹了幾個(gè)主要程序的設(shè)計(jì)思想。

　　3.1 圖像采集程序

　　在視頻采集方面，本文采用的攝像頭是網(wǎng)眼V2000，它是一款是以ov511為主控芯片的攝像頭。選用它的原因是由于Linux內(nèi)核自帶ov511驅(qū)動(dòng)，所以不用再自己編寫攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序，只需在定制內(nèi)核的時(shí)候選中即可。為開發(fā)節(jié)省了時(shí)間。

　　當(dāng)Linux系統(tǒng)正常啟動(dòng)后，插上V2000攝像頭，如果成功加載驅(qū)動(dòng)，將為攝像頭在/dev/v41/目錄下創(chuàng)建設(shè)備文件device0，上層應(yīng)用程序即可通過此設(shè)備文件訪問攝像頭，實(shí)現(xiàn)拍攝圖像的功能。嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)已搭建成功，要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地獲取圖像，就需要利用V4L（Vidio For Linux）編程接口實(shí)現(xiàn)圖像采集程序了。考慮到攝像頭采集的640x480的RGB圖像數(shù)據(jù)量較大，這里用圖像壓縮函數(shù)put_image_jpeg將圖像轉(zhuǎn)化為JPEG格式，這樣存儲(chǔ)時(shí)就減少了占用的NandFlash空間，同時(shí)通過3G網(wǎng)絡(luò)回傳監(jiān)控中心時(shí)，也減少了傳輸費(fèi)用和確保傳送成功。

　　3.2 GPS解析程序

　　GPS接收機(jī)HOLUX的GR-87模塊輸出數(shù)據(jù)格式符合NMEA.183標(biāo)準(zhǔn)。NMEA.0183協(xié)議是由美國國家海洋電子協(xié)會(huì)制定的一種串行通信的數(shù)據(jù)協(xié)議，所有輸入輸出信息均為一行ASCII字符。它的一條消息稱為語句（Sentence），每條語句都以“$”開始，以回車換行符（《CR》《LF》）結(jié)束，中間是用逗號(hào)分隔的若干個(gè)域。

　　由于此GPS模塊設(shè)置信息掉電丟失，在每次系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)均要對(duì)該GPS模塊進(jìn)行初始化。將模塊設(shè)置成每秒鐘輸出一次GPS信息。系統(tǒng)啟動(dòng)后，模塊接收GPS信息，然后解析出GPS信息，根據(jù)解析出來的經(jīng)緯度信息與數(shù)據(jù)區(qū)中存儲(chǔ)的站點(diǎn)信息比較，計(jì)算出實(shí)際距離。如果距離到達(dá)閥值時(shí)，啟動(dòng)GPS報(bào)站中斷。該GPS模塊接收模塊遵循NMEA.0183協(xié)議，可以輸出多種格式的數(shù)據(jù)幀，均以“MYM”開頭。輸出數(shù)據(jù)采用的是ASCII碼字符，內(nèi)容包含了緯度、經(jīng)度、速度、日期、航向及衛(wèi)星狀況等信息。該系統(tǒng)所使用的僅限于$GPRMC定位數(shù)據(jù)幀格式。系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過串口對(duì)GPS模塊進(jìn)行設(shè)置，由于系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，將GPS設(shè)置為每秒鐘輸出一次RMC數(shù)據(jù)。提取GPRMC語句的思路是設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，把接收到的GPS數(shù)據(jù)都放入這個(gè)緩沖區(qū)，當(dāng)緩沖區(qū)滿了的時(shí)侯就在緩沖區(qū)中查找是否接受到GPRMC定位語句，如果沒有接收到則重新接GPS數(shù)據(jù)。如果找到GPRMC定位語句則還要判斷該語句在緩沖區(qū)中的位置離緩沖區(qū)的最大字節(jié)數(shù)是否大于62個(gè)字節(jié)（因?yàn)楸境绦蛑行枰腉PRMC定位語句所包含的字節(jié)數(shù)為62），然后通過多程序提取相關(guān)經(jīng)緯度、時(shí)間和速度等信息并通過數(shù)據(jù)處理線程進(jìn)行相關(guān)處理。運(yùn)行過程如圖3所示。

　　圖3 GPS模塊運(yùn)行過程

　　3.3 3G模塊解析程序

　　MC8630模塊驅(qū)動(dòng)可以通過驅(qū)動(dòng)源碼交叉編譯生成。MC8630模塊的加載和撥號(hào)連接的過MC8630模塊驅(qū)動(dòng)可以通過驅(qū)動(dòng)源碼交叉編譯生成。MC8630模塊的加載和撥號(hào)連接的過程如下：

　　1）在編譯前首先要確認(rèn)編譯驅(qū)動(dòng)和編譯內(nèi)核的編譯環(huán)境相同，也就是需要相同版本號(hào)的交叉編譯工具（本系統(tǒng)Linux版本號(hào)為2.6）；

　　2）修改驅(qū)動(dòng)源碼Makefde文件，包括添加內(nèi)核源碼目錄和編譯工具；

　　3）Make編譯之后，生成ztemt.ko;

　　4）insmod ztemt.ko，生成4個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)/dev/ttyUSB0-ttyUSB3;

　　5）mknod/dev/ttyUSB0 c 188 0，創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點(diǎn)；

　　6）編寫Linux下?lián)芴?hào)腳本、chat配置文件和賬號(hào)密碼配置文件；

　　7）添加內(nèi)核選項(xiàng)，編譯支持PPP協(xié)議的內(nèi)核；

　　8）pppd call evdo撥號(hào)連接，ifconfig查詢網(wǎng)絡(luò)是否連接；

　　9）ppp-off中斷連接。

　　4 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能公交終端采用先進(jìn)的3G/GPS技術(shù)，通過對(duì)公交車輛運(yùn)行時(shí)的信息的采集、傳輸和處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)公交運(yùn)營車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度，迅速調(diào)整公交車輛的運(yùn)行狀況，提高車輛工作的效率，使公交資源實(shí)現(xiàn)最佳利用和分配，達(dá)到公交的智能化。