基于ARM和LINUX架构的交通信号控制实验平台开发方法研究

摘要

随着城市智能交通系统（简称ITS）的飞速发展，先进交通信号控制技术得到了广泛的应用。同时，由于城市拥堵带来的尾气污染、能源浪费等问题，使得交通信号控制的效率需要不断地提高。在交通信号控制的研究领域，对于新算法、新策略的理论研究成果比比皆是，但是在实际的信号控制系统中投入使用的却少之又少。这种理论研究与实际运用脱节的不合理现象，在我国尤为突出。究其原因，传统上对于一种新型控制算法的验证与分析，只是单纯的依靠交通仿真软件，而仿真软件只能模拟理想的交通环境，仿真结果不能反映出在实际运用中的科学性和有效性，因此，不足以说服交通信号控制系统开发商在产品中运用此技术。
　　为了缩短新理论、新方法、新技术的研究和测试周期，更加充分地检验研究成果的科学性和有效性，加速提升交通信号控制系统的核心技术，本文以单点信号控制为研究对象，采用硬件在环的仿真技术，提出了基于ARM和LINUX架构的交通信号控制实验平台。本实验平台利用PC运行微观交通仿真软件，模拟交通环境;利用开放式交通信号机，为模拟的交通环境提供交通信号，模拟交通环境中的检测数据反馈给信号机;PC与交通信号机的通讯，通过串行RS232实现。
　　本实验平台由开放式信号机、交通仿真软件和通讯模块组成，采用ARM9处理器和嵌入式Linux操作系统完成了开放式交通信号机硬件和软件的设计，开放式信号机提供了用户编程接口，满足了用户自主开发单点控制策略的需求;软件选用业内公认的微观交通仿真软件VISSIM;开发基于Visual C++的通讯程序，通过调用串口数据和调用VISSIM的动态链接库函数，建立交通仿真软件和交通信号控制系统硬件和软件的实时通信链路。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文主要研究内容和组织结构

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 论文结构

1．4 技术路线

2 交通信号控制实验平台总体设计方案

2．1 实验平台总体设计

2．2 交通仿真软件及评价指标

2．2．1 常见的几种交通仿真软件

2．2．2 选取VISSIM的原因

2．2．3 交叉口信号控制的相关术语

2．2．4 交叉口信号控制评价指标

2．3 信号机核心处理器的选取

2．4 信号机系统软件开发平台介绍

3 开放式信号控制机的硬件设计

3．1 硬件总体设计

3．2 AT91SAM9260简介

3．3 硬件详细设计

3．3．1 系统内存

3．3．2 系统电源

3．3．3 RS232接口

3．3．4 以太网接口

3．3．5 相位驱动模块

3．3．6 液晶模块接口

3．3．7 阵列键盘和手动控制按钮

4 开放式信号机系统软件设计

4．1 系统软件总体设计

4．1．1 总体设计方案

4．1．2 软件设计原则

4．1．3 代码阅读编辑工具

4．2 嵌入式linux系统移植

4．2．1 开发环境的建立

4．2．2 制作所需文件

4．3 主要模块详细设计

4．3．1 主控模块

4．3．2 B／S远程升级模块

4．3．3 通信模块

4．4 应用编程接口

4．4．1 设计原理

4．4．2 应用编程接口函数

4．4．3 自主开发控制策略实现过程

5 VISSIM外部控制器DLL的二次开发及通信模块的设计

5．1 VISSIM外部控制器DLL的二次开发

5．1．1 VISSIM的工作原理

5．1．2 VISSIM外部信号控制器DLL

5．1．3 DLL二次开发设计

5．2 通信模块

5．2．1 动态链接库的调用

5．2．2 基于VC++的串口通信

5．2．3 通信协议

6 应用实例验证

结论

总结

创新点

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢