交通控制信号机专用嵌入式通用通信板的研究与开发

摘要

伴随着计算机技术、电子通信技术等现代基础科学的发展，我们的交通控制领域达到了一个新的层次。就目前的交通信号控制系统来讲，系统化的特点越来越突出，这就要求所有用于交通控制的部件，诸如交通用计算机设备、通信设备、路口信号机等等，都必须能够达到协同的目标。在此，本论文就是本着能够实现不同交通信号机与某一上位机之间进行无障碍通信的目的而展开的。 我们都了解在国外有很多比较成功的交通信号控制系统，如SCOOT、SCATS、ITACA系统等，但是在洋为中用、本土化当中都不可避免地遇到了一些问题：对中国交通国情的适应能力有待提高；各个系统之间互相排斥，不能很好地进行兼容；单一系统的排他性明显，如不能兼容其他品牌的路口信号机等。针对这些情况，可以得出这样一条结论，那就是不同系统之间存在着硬件接口是否开放兼容以及是否有通信协议壁垒的问题。 如何解决这些问题呢?我在深入地研究了有关2070型信号机和目前较为成熟的交通控制系统之后，提出了在信号机与上位系统之间设置通用的硬件及软件接口的想法，即基于已成型的SignalXML(交通信号标记语言)和在智能交通中应用极为广泛的嵌入式系统开发研制出一块专门用于信号机与上位机通信的通用通信板，以实现不同厂家、不同类型的交通控制信号机与某上位机之间的通信。 本文首先从先进的控制系统和2070信号机出发，仔细研究了我们交通控制系统所面临的通信问题，随后提出了解决方案，并对嵌入式通用通信板的软硬件结构作了详细地说明和介绍，最后作了简短的总结和对未来的展望。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1问题的提出

1.2研究背景

1.2.1交通控制系统发展所处的大背景

1.2.2交通信号控制系统内部的通信状况

1.2.3我国城市道路交通控制系统的未来模式

1.3论文研究的目标

1.4论文研究的价值与意义

第2章国内外的交通信号控制系统

2.1我国城市交通信号控制系统

2.2国外城市交通信号控制系统

2.2.1 SCOOT系统

2.2.2 SCATS系统

2.2.3 ITACA系统

2.2.4 Quicnet/4 McCain系统

2.2.5 ACTRA系统

2.3国内外控制系统所面临的通信问题

第3章2070型交通信号控制机

3.1 2070型交通控制信号机的功能

3.2 2070型交通信号控制机

3.2.1硬件标准组成

3.2.2软件标准

3.2.3测试要求

3.3本章小结

第4章嵌入式系统概论

4.1嵌入式系统简介

4.1.1嵌入式系统的历史

4.1.2嵌入式系统的定义

4.2嵌入式系统的特点

4.3嵌入式系统的选型原则

4.3.1硬件平台的选择

4.3.2嵌入式操作系统得选型原则

4.4嵌入式系统在交通中的应用

第5章嵌入式通信板硬件系统

5.1嵌入式通信板的硬件结构

5.2嵌入式通信板总线说明

5.2.1总线概述

5.2.2总线分类

5.2.3系统总线

5.2.4通信板总线

5.3接口介绍

5.3.1通用异步收发器(UART)

5.3.2 RS-232接口

5.3.3 RS-485接口

5.3.4 USB接口

5.4存储器

5.4.1 SDRAM

5.4.2 Flash

5.5 CPU

第6章Linux设备驱动程序的原理

6.1设备驱动程序与内核的关系

6.1.1设备驱动程序与内核的接口

6.1.2 Linux内核为驱动程序提供的支持

6.2 Linux下的设备与模块分类

6.3字符设备的驱动程序

6.3.1主设备号和次设备号

6.3.2字符设备驱动程序的组成

6.3.3文件操作

6.4块设备的驱动程序

6.5网络设备接口驱动程序

6.5.1网络设备概述

6.5.2网络设备与字符、块设备的不同点

6.5.3网络设备的运行机理

6.5.4网络设备驱动的实现模式

6.6小结

第7章嵌入式通信板软件系统

7.1 μClinux操作系统简介

7.1.1 μClinux的内核结构

7.1.2 μClinux的内存管理

7.1.3μClinux进程管理

7.1.4μClinux的小型化

7.2系统引导程序简介

7.3应用程序(SignalXML解析器)

第8章通信板的接入方式

8.1与信号机的连接方式

8.2与上位机的连接

8.3通信的实现过程

8.3.1服务端(上位控制机)

8.3.2信号机中的嵌入式通信板

8.3.3路口信号机

结论

参考文献

致谢