适用于停车管理系统收费终端SOC的软硬件集成设计与应用开发

摘要

近年来，随着我国经济的迅速发展，机动车数量的快速增加，导致停车场资源紧张，道路旁乱停车，从而造成了交通堵塞问题。对于城市来说规划出路边停车位、合理使用道路资源、规范管理来解决停车难和停车管理无次序的问题尤其重要。因此，借鉴先进的停车管理系统方案，基于自主设计的SOC芯片来开发一套实用性好、可靠性高的停车收费终端具有很好的市场前景和应用参考价值。
　　 本论文的工作旨在开发基于Leon3为核心的SOC应用终端及其软硬件集成设计，其研究内容主要涉及系统硬件电路设计、嵌入式软件设计、软硬件协同设计等相关技术问题。论文在分析相关的关键技术基础上，给出适用于停车管理系统收费终端的SOC应用设计方案，设计了相应的系统核心板和功能模块硬件电路;针对SOC主处理器及接口配置，实现了基于Liunx的嵌入式操作系统移植，设计了相应功能模块驱动软件;最后，搭建成基于FPGA的SOC软硬件协同设计平台，完成相应的功能测试与系统验证。论文工作的主要成果体现在:
　　 (1)给出基于自主设计的SOC应用的停车管理收费终端设计方案，完成基于Leon3微处理器的SOC应用核心板及功能模块即宽带接入、无线通信、LCD显示、输出打印、刷卡消费等硬件电路设计。
　　 (2)实现了基于Linux的嵌入式操作系统移植，完成收费终端的嵌入式系统开发环境搭建、以及收费管理系统的身份识别、通信交易、终端显示、票据打印等终端驱动软件设计。
　　 (3)搭建了基于FPGA的SOC软硬件协同设计平台，完成收费终端SoC应用设计的功能测试与系统验证，给出了可商业化的产品样机与系统应用说明。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 项目背景

1．2 相关产品技术现状

1．3 关键技术及研究进展

1．3．1 系统硬件电路技术

1．3．2 嵌入式系统软件技术

1．3．3 软硬件协同设计技术

1．4 主要内容与章节安排

第二章 系统概述与设计需求

2．1 智能停车管理系统

2．1．1 管理系统简介

2．1．2 系统工作原理

2．2 功能需求与设计原则

2．2．1 系统功能需求

2．2．2 系统设计原则

2．3 系统架构与设计要求

2．3．1 系统功能架构

2．3．2 功能设计要求

2．4 本章小结

第三章 硬件架构与模块电路设计

3．1 系统硬件架构

3．1．1 基于LEON3的SOC介绍

3．1．2 SOC应用的核心板设计

3．2 外围模块电路设计

3．2．1 通讯模块电路

3．2．2 身份识别与付费电路

3．2．3 人机交互模块电路

3．2．4 电源电路

3．3 基于FPGA的验证与硬件调试

3．3．1 调试工具的建立

3．3．2 SOC验证与应用测试

3．4 本章小结

第四章 软件移植与系统调试

4．1 软件系统环境搭建

4．2 嵌入式系统移植

4．2．1 Boot loader

4．2．2 Linux内核结构

4．2．3 linux内核配置

4．2．4 文件系统制作

4．3 软件编译与系统调试

4．4 本章小结

第五章 功能模块软件设计与实现

5．1 联网通讯软件设计

5．1．1 宽带接入软件设计

5．1．2 移动接入软件设计

5．2 收费验证软件设计

5．2．1 磁卡刷卡模块的实现

5．2．2 RFID读卡模块的实现

5．3 人机交互软件设计

5．3．1 液晶显示软件设计

5．3．2 打印模块设备驱动

5．4 本章小结

第六章 系统调试与测试

6．1 远程调试环境

6．2 系统调试与测试

6．3 系统原型与使用说明

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

附录

附录A 停车收费终端的原理图

附录B 硬件平台PCB图

参考文献

致谢