基于集成脉宽调制输出进行同步的路侧单元及同步方法

摘要

本发明提供了一种基于集成脉宽调制输出进行同步的路侧单元及同步方法。所述路侧单元包括：设置模块，用于将所述路侧单元设置为主控路侧单元或非主控路侧单元；脉宽调制输出模块，设置在所述路侧单元的处理器上；以及信号输出转换模块，其中，当设置模块将所述路侧单元设置为主控路侧单元时，脉宽调制输出模块产生第一同步信号，并将产生的第一同步信号输出到信号输出转换模块，信号输出转换模块接收第一同步信号，将接收的第一同步信号转换为第二同步信号，并将第二同步信号输出到非主控路侧单元，从而非主控路侧单元使用所述第二同步信号进行同步。

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通领域，更具体地讲，涉及一种电子不停车收费(ETC， Electronic Toll Collection)车道系统中的路侧单元(RSU，Road Side Unit) 同步设备和方法。

背景技术

ETC系统是一种当车辆经过收费站时，能够在无需停车的情况下，对车 辆进行识别并进行自动缴费的系统。通常，使用ETC系统的收费站需要在收 费车道上设置多个路侧单元，以读取车辆标识码等数据并对数据进行预处理， 然后将数据发送给收费站的数据处理单元来实现自动收费。

然而，在目前的车辆管理自动识别中，由于邻道干扰的存在，可能引起 重复收费或未收费的情况，因此需要在多个路侧单元之间进行同步协作，以 能够从多个路侧单元之中选择出正确的路侧单元来完成车辆与收费站之间的 交易。

目前，应用于ETC领域的同步方式通常是为每个ETC车道的路侧单元配 备一个独立的同步器，或者将独立的同步器集成在路侧单元内，同步信号由 其中作为主控的一个同步器或者额外的电路产生，而其他同步器作为从机接 收该同步信号，这使得路侧单元的成本大大增加，并且同步器之间需要组网 和额外的网络设备，因此同步器的加入也增加了ETC系统的集成成本和复杂 度。此外，由于采用独立同步器或者额外电路产生同步信号，需要通过额外 的通信、控制接口才能实现信号频率，占空比等参数的调整，使得路侧单元 之间的同步变得复杂。因此，需要一种能够更为简单、快速地使多个路侧单 元同步的方法和设备。

发明内容

根据本发明提供了一种基于集成脉宽调制输出进行同步的路侧单元 (RSU)，所述路侧单元包括：设置模块，用于将所述路侧单元设置为主控路侧 单元或非主控路侧单元；脉宽调制输出模块，设置在所述路侧单元的处理器 上；以及信号输出转换模块，其中，当设置模块将所述路侧单元设置为主控 路侧单元时，脉宽调制输出模块产生第一同步信号，并将产生的第一同步信 号输出到信号输出转换模块，信号输出转换模块接收第一同步信号，将接收 的第一同步信号转换为第二同步信号，并将第二同步信号输出到非主控路侧 单元，从而非主控路侧单元使用所述第二同步信号进行同步。

优选地，当设置模块将所述路侧单元设置为主控路侧单元时，所述路侧 单元可从处理器内部直接读取脉宽调制输出模块产生的第一同步信号来进行 同步。

优选地，所述路侧单元还可包括：外部中断模块，设置在所述路侧单元 的处理器上；以及信号输入转换模块，其中，当设置模块将所述路侧单元设 置为非主控路侧单元时，信号输入转换模块从主控路侧单元接收第二同步信 号，将第二同步信号转换为第一同步信号，并将所述第一同步信号输入到外 部中断模块，外部中断模块接收从信号输入转换模块输出的第一同步信号， 并使用第一同步信号进行同步。

优选地，所述路侧单元还可包括：信号输入选择模块以及集成在集成有 脉宽调制输出模块的处理器上的外部中断模块，其中，当设置模块将所述路 侧单元设置为主控路侧单元时：信号输入选择模块根据处理器输出的通道选 择信号，接收从脉宽调制输出模块输出的第一同步信号作为内部同步信号， 并将接收的第一同步信号输入到外部中断模块，外部中断模块接收从信号输 入选择模块输出的第一同步信号，并使用接收的第一同步信号进行同步处理。

优选地，所述路侧单元还可包括信号输入转换模块，当设置模块将所述 路侧单元设置为非主控路侧单元时，信号输入转换模块从主控路侧单元接收 第二同步信号，将接收的第二同步信号转换为第一同步信号，并将第一同步 信号输入到信号输入选择模块，信号输入选择模块根据从处理器输出的通道 选择信号，接收从信号输入转换模块输出的第一同步信号，并将接收的第一 同步信号输入到外部中断模块；外部中断模块接收从信号输入选择模块输出 的第一同步信号，并使用接收的第一同步信号进行同步。

优选地，所述通道选择信号可与设置模块将所述路侧单元设置为主控路 侧单元还是非主控路侧单元相关。

根据本发明的另一个目的是提供一种基于集成脉宽调制输出的路侧单元 (RSU)同步方法，所述方法包括：确定路侧单元被设置为主控路侧单元还是 非主控路侧单元；如果路侧单元被设置为主控路侧单元，则所述路侧单元产 生第一同步信号，将产生的第一同步信号转换为第二同步信号，并将第二同 步信号输出到非主控路侧单元，从而非主控路侧单元使用所述第二同步信号 进行同步；如果路侧单元被设置为非主控路侧单元，则所述路侧单元从主控 路侧单元接收第二同步信号，将接收的第二同步信号转换为第一同步信号， 并使用第一同步信号进行同步。

优选地，当所述路侧单元被设置为主控路侧单元时，可通过从所述路侧 单元的处理器内部直接读取产生的第一同步信号，实现所述路侧单元的同步。

优选地，当所述路侧单元被设置为主控路侧单元时，可根据通道选择信 号，从处理器外部接收并使用所述路侧单元产生的第一同步信号来实现所述 路侧单元的同步。

优选地，当所述路侧单元被设置为非主控路侧单元时，可根据通道选择 信号，使用从主控路侧单元接收的第二同步信号转换获得的第一同步信号来 实现所述路侧单元的同步。

优选地，所述通道选择信号可与所述路侧单元被设置为主控路侧单元还 是非主控路侧单元相关。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分 通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

根据本发明的使用路侧单元中的处理器自带的脉宽调制输出(PWMO， Pulse Width Modulation Output)模块产生同步信号方法，能够在不需要额 外的独立信号发生设备或信号发生电路的情况下，实现多个路侧单元之间的 同步。此外，本发明能够提高设备集成度，减小设备体积，从而降低设备成 本。此外，由于PWMO模块可独立地工作，因此同步信号的产生与处理器内核 的工作不会相互影响。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例1的路侧单元的配置的框图。

图2是示出根据本发明的实施例1的同步信号的波形图。

图3是示出根据本发明的实施例1的设置为主控模式的路侧单元的工作 状态的示意图。

图4是示出根据本发明的实施例1的设置为非主控模式的路侧单元的工 作状态的示意图。

图5是示出根据本发明的实施例2的路侧单元的配置的框图。

图6是示出根据本发明的实施例2的设置为主控模式的路侧单元的工作 状态的示意图。

图7是示出根据本发明的实施例2的设置为非主控模式的路侧单元的工 作状态的示意图。

图8是示出根据本发明的实施例2的路侧单元同步方法的流程图。

具体实施方式

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和 优点将会变得更加清楚，以下，路侧单元简称RSU。

实施例1

如图1所示，本实施例的RSU1包括：处理器10、信号输出转换模块20、 信号输入转换模块30以及设置模块50。

所述RSU1可设置为主控模式的RSU(以下，简称为主控RSU)以产生同 步信号，并将产生的同步信号发送到设置为非主控模式的RSU(以下，简称 为非主控RSU)，从而实现多个RSU之间的同步。另一方面，所述RSU1还可 设置为非主控RSU，并从主控RSU接收同步信号而不需要自身产生同步信号， 从而使用接收的同步信号来完成与其他RSU之间的同步。也就是说，主控RSU 产生同步信号，并使用自身的同步信号进行与其他RSU的同步；而非主控RSU 不产生同步信号，只接收主控RSU发送的同步信号来完成与其他RSU的同步。

此外，可手动地选择将RSU1设置为主控模式或非主控模式的RSU，或者 可根据预先设定的条件来选择将RSU1设置为主控模式或非主控模式的RSU。

参照图1，设置模块50可根据用户的选择将RSU1设置为主控RSU或非 主控RSU。处理器10是RSU1的内部处理器，用于控制RSU1的总体操作，例 如，数据预处理、控制RSU1工作在主控模式或非主控模式下等。在处理器 10中，集成有PWMO模块11和外部中断模块12。

PWMO模块11是处理器10的固有模块并被集成在所述处理器10中。PWMO 模块11用于产生同步信号(例如，周期为0～100ms的同步信号)。所述同步 信号可以是如图2所示的信号，其占空比及频率可在处理器10的控制下由 PWMO模块11进行调整。在根据本实施例中，所述同步信号可以是处理器10 不需要辅助电路自行产生的TTL电平同步信号，或者可以是其他电平信号(例 如，CMOS同步信号、差分信号等)，为方便描述，在本发明的实施例中，将 使用TTL电平信号作为同步信号的示例来进行描述。此外，所述PWMO模块 11与处理器10可彼此独立工作，因此在产生同步信号时不会影响处理器10 的工作。此外，由于使用PWMO模块11对例如TTL电平信号的占空比和频率 进行调整的方法对于本领域普通技术人员来说是公知的，因此在此将不对其 进行详述。

外部中断模块12是处理器10固有的功能模块并被集成在所述处理器10 中，用于接收并处理TTL电平同步信号输入，以使用接收的同步信号实现与 其他RSU之间的同步。当外部中断模块12接收到TTL电平同步信号时，使用 处理器10的外部中断方式(例如，使用接收的同步信号进行触发的方式)工 作。详细地讲，例如，在TTL电平同步信号的每个周期中，RSU1可由所述信 号的上升沿或下降沿来进行触发，由于多个RSU均使用同一TTL电平同步信 号的每个周期中的上升沿或下降沿来触发，因此可容易地实现多个RSU之间 的同步。

通过利用处理器10自带的PWMO模块11和外部中断模块12，RSU1能够 容易地使用同步信号来实现同步。以下将详细描述实现同步的过程。

当设置模块50将RSU1设置为主控模式时，信号输出转换模块20接收从 PWMO模块11产生并输出的TTL电平同步信号。由于TTL电平同步信号并不 适合于长距离的传输，因此，根据本实施例，信号输出转换模块20将从PWMO 模块11接收的TTL电平同步信号转换为适合于长距离传输的外部同步信号 (例如，RS485信号等)，并经由有线方式或无线方式，将所述外部同步信号 发送到收费站中的其他非主控RSU。非主控RSU使用接收到的外部同步信号 来进行同步处理。

当设置模块50将RSU1设置为非主控模式时，经由有线方式或无线方式， 信号输入转换模块30接收从收费站中的主控RSU发送的外部同步信号，将接 收到的外部同步信号转换为适合于在外部中断模块12进程处理的TTL电平同 步信号，然后将所述TTL电平同步信号输入到处理器10中的外部中断模块 12进行处理，从而实现同步。

图3是根据本发明的示例性实施例1的设置为主控模式的RSU1的工作状 态的示意图。

如图3所示，在本实施例中，当通过设置模块50将RSU1设置为主控模 式时，PWMO模块11以及信号输出转换模块20工作，而外部中断模块12和 信号输入转换模块30可不工作。在处理器10的控制下，处理器10中的PWMO 模块11产生具有特定频率和占空比的TTL电平同步信号，并将产生的TTL电 平同步信号输出到信号输出转换模块20，信号输出转换模块20将接收到的 TTL电平同步信号转换为适合于长距离传输的外部同步信号，并经由有线方 式或无线方式将所述外部同步信号发送到非主控RSU。非主控RSU使用所述 外部同步信号来进行同步。

此外，在该实施例中，所述主控RSU1可通过从处理器内部直接读取PWMO 模块11产生的TTL电平同步信号来进行同步。也就是说，由于使用同一PWMO 模块产生的同一同步信号，收费站中的多个RSU可容易地实现彼此之间的同 步。

图4是设置为非主控模式的RSU1的工作状态的示意图。如图4所示，在 本实施例中，当通过设置模块50将RSU1设置为非主控模式时，外部中断模 块12和信号输入转换模块30工作，而PWMO模块11以及信号输出转换模块 20可不工作。经由有线方式或无线方式，信号输入转换模块30接收从外部 的主控RSU发送的外部同步信号，并将接收的外部同步信号转换为TTL电平 同步信号。然后，将该TTL电平同步信号输出到处理器10中的外部中断模块 12中。通过使用接收到的TTL电平同步信号，外部中断模块12以外部中断 的方式来进行同步处理。已结合图1描述了使用TTL电平同步信号进行同步 的方法，并且使用各种类型的同步信号来完成设备之间的同步的方法对于本 领域的技术人员而言是公知的，因此在此将不对其进行详细描述。

实施例2

如图5所示，本实施例中，RSU2包括处理器10、信号输出转换模块20、 信号输入转换模块30、信号输入选择模块40以及设置模块50。与实施例1 的区别在于，在本实施例中，当RSU2设置为主控模式时，通过从处理器10 的外部读取处理器10产生的同步信号，而不是直接从处理器10内部读取产 生的同步信号来进行同步处理。

图5中示出的信号输出转换模块20、信号输入转换模块30和设置模块 50与图1中示出的信号输出转换模块20、信号输入转换模块30和设置模块 50相同，因此在此将省略对其的详细描述。

处理器10集成有PWMO模块11和外部中断模块12，其中，所述PWMO模 块11和外部中断模块12与图5中示出的PWMO模块11和外部中断模块12具 有相同的功能，因此在此将不对其进行详细描述。

在本实施例中，处理器10可将与RSU2的工作模式相关的通道选择信号 输出到信号输入选择模块40，从而根据设置模块50将RSU2设置为主控RSU 还是设置为非主控RSU，信号输入选择模块40选择将被输入到外部中断模块 12的TTL电平同步信号。以下将参照图6和图7详细描述使用通道选择信号 进行选择的过程。

当通过设置模块50将RSU2设置为主控模式时，信号输出转换模块20 将从PWMO模块11输出的TTL同步信号转换为外部同步信号，然后将外部同 步信号输出到其他非主控RSU。非主控RSU使用接收到的外部同步信号来进 行同步。此外，根据从处理器10接收到的与主控模式相关的通道选择信号， 信号输入选择模块40选择从RSU2的处理器10中的PWMO模块11输出的TTL 电平同步信号作为内部同步信号，并将接收到的TTL电平同步信号输入到处 理器10的外部中断模块12，从而实现主控RSU的同步处理。

当通过设置模块50将RSU2设置为非主控模式时，PWMO模块11不产生 TTL同步信号。根据从处理器10接收到的与非主控模式相关的通道选择信号， 信号输入选择模块40选择外部TTL电平同步信号作为同步信号，所述外部 TTL电平同步信号是信号输入转换模块30将从外部的主控RSU接收的外部同 步信号转换为TTL电平同步信号而获得的信号。然后，信号输入选择模块40 将接收到的外部TTL电平同步信号输入到处理器10的外部中断模块12，从 而完成同步过程。

如图6所示，在本实施例，当通过设置模块50将RSU2设置为主控RSU 时，PWMO模块11、外部中断模块12、信号输入选择模块40以及信号输出转 换模块20工作，而信号输入转换模块30可不工作(即，不接收外部同步信 号)。在处理器10的控制下，处理器10中的PWMO模块11产生具有特定频率 和占空比的TTL电平同步信号，并将产生的TTL电平同步信号输出到信号输 出转换模块20。信号输出转换模块20将接收到的TTL电平同步信号转换为 适合于长距离传输的外部同步信号，并经由有线方式或无线方式将所述外部 同步信号发送到非主控RSU。非主控RSU使用接收到的外部同步信号来进行 同步。此外，信号输入选择模块40根据处理器10输出的与主控模式相关的 通道信号，可接收PWMO模块11产生的TTL电平同步信号作为内部同步信号， 然后将接收到的TTL电平同步信号输入到外部中断模块12。外部中断模块12 接收TTL电平同步信号，并使用接收到的TTL电平同步信号实现RSU2的同步。 换句话说，由于使用同一PWMO模块产生的同一同步信号作为参照进行同步， 因此可容易地完成多个RSU彼此之间的同步。

如图7所示，在本实施例，当通过设置模块50将RSU2设置为非主控RSU 时，外部中断模块12、信号输入转换模块30以及信号输入选择模块40工作， 而PWMO模块11以及信号输出转换模块20可不工作。经由有线方式或无线方 式，信号输入转换模块30接收从外部的主控RSU发送的外部同步信号，并将 接收的外部同步信号转换为外部TTL电平同步信号。然后，将该外部TTL电 平同步信号输入到信号输入选择模块40。信号输入选择模块40根据处理器 10发送的与非主控模式相关的通道选择信号，接收外部TTL电平同步信号并 将其发送到处理器10中的外部中断模块12。通过使用接收到的TTL电平同 步信号，外部中断模块12以外部中断的方式实现同步处理。具体的同步应用 和方法已结合图1进行了详细描述，因此在此将不对其进行详细描述。

此外，由于通过使用信号输入模块40来选择同步信号，因此外部中断模 块12能够仅使用一个接口来接收同步信号，而不需要号外的设置不同的接 口。

应该理解，本发明不限于上述实施例，还可以各种方式来完成对RSU的 配置，使得根据本发明的RSU能够在主控模式下产生同步信号和接收同步信 号，而在非主控模式下仅接收同步信号，从而实现多个RSU之间的同步。

如图8示，在步骤S801，确定RSU被设置模块50设置为主控模式还是 非主控模式。

如果在步骤S801确定RSU处于主控模式，则在步骤S803所述RSU的PWMO 模块11产生并输出TTL电平同步信号。然后，在步骤S805，输出信号转换 模块20将从PWMO模块11接收的TTL电平信号转换为适合于长距离传输的外 部同步信号。在步骤S807，将外部同步信号输出到非主控RSU，从而非主控 RSU使用所述外部同步信号来进行同步。此外，在步骤S807，可通过在处理 器10内部直接读取PWMO模块11产生的TTL电平同步信号来实现所述RSU的 同步处理，或者，可根据处理器10输出的与主控模式相关的通道选择信号， 由信号输入选择模块40接收在步骤S803产生的TTL电平同步信号，并将接 收到的TTL电平信号作为内部同步信号输出到外部中断模块12中来实现所述 RSU的同步处理。

如果在步骤S801确定RSU处于非主控模式，则在步骤S809，信号输入 转换模块30从外部的主控RSU接收外部同步信号。然后在步骤S811，信号 输入转换模块30将接收的外部同步信号转换为外部TTL电平同步信号。在步 骤S813，将步骤S811产生的外部TTL电平同步信号输入到处理器10的外部 中断模块12中，以实现所述RSU的同步处理，或者，可根据处理器10输出 的与非主控模式相关的通道选择信号，由信号输入选择模块40接收步骤S811 产生的外部TTL电平同步信号，并将接收到的TTL电平同步信号输入到外部 中断模块12来实现所述RSU的同步处理。

尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的 技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况 下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。