基于ARM7和CPLD的数字公交站亭系统设计

2010-12-31 18:02:42来源: 维库

  摘要:提出了一种基于ARM7 和CPLD 架构的数字公交站亭系统。系统通过GPRS 模块与公交控制中心实时通信,使用CA 认证保证通信的安全性,采用两块SRAM 组成具有“乒乓逻辑”的高速缓存确保显示数据的连续性,可实现同一站亭多条线路信息动态显示、实时车辆到站预报、公众信息发布、线路信息及时更新以及系统在线升级等功能,具有实时性好、安全性高,可扩展性强等特点。

  针对现有印刷公交站亭提供信息少、无法提供车辆到站预报、增加线路或者修改线路信息麻烦等不足,本文提出了一种新数字公交站亭系统。该系统基于ARM7 和CPLD 架构,通过GPRS 与公交控制中心通信,采用CA 认证保证通信的安全性,能实现实时车辆到站预报、公众信息(如天气预报、重要新闻、交通路况、紧急状态信息)发布、线路信息及时更新以及系统在线升级等功能,具有实时性好、安全性高,可扩展性强等特点,有助于全面提升城市公交站的信息服务水平。

  1 数字公交站亭系统总体结构及工作原理

  该系统分为控制中心、站亭终端通信模块、站亭终端控制模块、站亭终端显示模块四个部分,总体结构框图如图1,各个部分组成和工作原理介绍如下:

  (1) 控制中心:负责全市或者某区域公交车运行情况的监控,包括:信息采集、信息处理、公交实时调度、站台显示控制等功能。控制中心通过GPRS 与每个站亭终端建立无线通信,实现对站亭终端的相关控制。此外,控制中心还根据安装在公交车辆上的GPS 定位车辆位置,结合车辆速度和路况信息,实时更新车辆到站时间预报。

  (2) 站亭终端控制模块:由核心芯片 ARM 和其外围器件组成,通过GPRS 模块接收控制中心下发的信息帧,执行由控制中心发出的控制命令,并根据控制中心发出的显示信息,完成字库查找,写入由两块SRAM 组成的高速数据缓存,两块SRAM 采用“乒乓逻辑”,即某一时刻ARM 芯片向一片SRAM 写入显示数据,另一片此时被CPLD 读取,二者轮流切换,保证数据的高速性和显示的连续性。为保证系统的安全性,每个站亭终端都有一个密钥,此密钥在设备初始化的时候写入,外部接口不能访问到此密钥信息,ARM 根据此密钥完成对接收信息帧的解密,如果遇到无法完成验证的信息帧,系统认为该信息帧被篡改,予以丢弃。此外,由于每个站亭终端需长时间连续工作,为了防止温度过高使系统工作不正常甚至导致火灾,每个站亭终端装有散热装置,包括温度传感器和散热风扇, ARM 通过温度传感器获取站亭终端内部的温度,一旦发现温度超过设定值,立即启动散热风扇,保证系统能长期工作。

  (3) 站亭终端显示模块:由 CPLD、LED 扫描驱动电路、LED 点阵显示屏组成,CPLD读取由两块SRAM 组成的高速缓存中的数据,完成对LED 显示屏的扫描驱动过程,其内部固化的数字逻辑产生屏幕显示控制信号,包括串行数据移位信号、数据锁存信号、行扫描信号等,LED 显示屏行扫描电路和列数据电路根据这些信号驱动LED显示屏。

系统总体结构框图

  图 1 系统总体结构框图

[1] [2] [3]

关键字:CPLD  ARM7  数字公交站亭系统

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/1231/article_1519.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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