基于物聯(lián)網(wǎng)的城市停車位管理系統(tǒng)

圖2　MC13213功能框圖

車載電子標(biāo)簽及停車位測控節(jié)點均采用Freescale公司的MC13213芯片，標(biāo)簽采用2.4G ZigBee無線協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，平常處于低功耗休眠狀態(tài)，只有當(dāng)被喚醒之后才無線發(fā)送用戶的ID數(shù)據(jù)，之后立即進入休眠狀態(tài)，電子標(biāo)簽工作電壓范圍20~33 V，休眠電流在10 μA以下。使用440 mAh電池,可正常工作一年以上。當(dāng)停車位測控節(jié)點接收到從電子標(biāo)簽發(fā)來的用戶ID信息時，停車位測控節(jié)點打開車位上的擋車器，并將用戶ID信息無線發(fā)送至停車場主控節(jié)點，停車場主控節(jié)點再通過25 G或3 G模塊將用戶ID信息發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器，實時更新停車位的使用信息。每個用戶可隨時通過電腦或手機登錄服務(wù)器的網(wǎng)頁，查詢該城市的所有停車位的空閑和占用情況。當(dāng)用戶通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)訂某停車位時，監(jiān)控中心將該用戶ID逐步傳遞至停車位測控節(jié)點，則在預(yù)訂有效時間內(nèi)，只有擁有該ID的用戶到達時，停車位測控節(jié)點才打開停車位上的擋車器。若預(yù)訂車位時尚無空位，則當(dāng)有空位時，停車位測控器可即時將空位信息傳至停車場主控節(jié)點，停車場主控節(jié)點即時通過GPRS短信通知用戶。

2.2　停車場主控節(jié)點

停車場主控節(jié)點作為一個停車場網(wǎng)絡(luò)的路由節(jié)點和主控節(jié)點，是Internet和停車場網(wǎng)絡(luò)的接口網(wǎng)關(guān)。停車場主控節(jié)點主要由2個MCU控制器和兩個遠距離無線通信模塊GTM900B（華為GPRS通信模塊）和EM770W（華為WCDMA 3G通信模塊）組成。以MC13213無線傳感網(wǎng)絡(luò)微控制器為核心的停車場網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點負責(zé)和停車位無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信，將相關(guān)數(shù)據(jù)幀信息通過同步信號和SCI接口發(fā)送到2.5G/3G數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊，該模塊以32位ColdFire系列芯片MCF52223為核心（MCF52223芯片具有1個USB2.0通信和3個UART接口[10]，和3G模塊/2.5G模塊接口比較容易），接收數(shù)據(jù)后經(jīng)處理后封幀，然后通過2.5G/3G發(fā)送到監(jiān)控中心的服務(wù)器中。MCF52223可以通過SCI接口和GPRS模塊GTM900B進行數(shù)據(jù)通信，也可以通過USB接口和WCDMA模塊EM770W通信。同時2.5G/3G模塊接收到監(jiān)控中心的命令數(shù)據(jù)后，交由MCF52223解析，然后將解析后的命令發(fā)送到停車位網(wǎng)絡(luò)的主控節(jié)點。主控節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送到停車位網(wǎng)絡(luò)中傳輸。

3　軟件設(shè)計

3.1　停車位測控節(jié)點主程序設(shè)計

主函數(shù)流程主要有三部分，有一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀處理隊列。第一個部分主要是系統(tǒng)的初始化和相關(guān)變量的設(shè)置；第二個部分主要是獲取車載標(biāo)簽信息；第三個部分查看網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀處理隊列中是否有數(shù)據(jù)幀需要處理，如果有則將幀送給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀處理和轉(zhuǎn)發(fā)模塊來進行相關(guān)操作。

3.2　停車場主控節(jié)點軟件設(shè)計

3.2.1　RFZigBee接收數(shù)據(jù)模塊

該部分負責(zé)接收從停車位傳感網(wǎng)絡(luò)接收相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷該數(shù)據(jù)幀的正確性和合法性，然后對數(shù)據(jù)幀進行處理，之后經(jīng)SCI模塊發(fā)送至2.5G/3G數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊。

每當(dāng)RFZigBee接收模塊收到一個IRQ中斷，中斷處理程序接收數(shù)據(jù)幀，在接收數(shù)據(jù)的過程中將數(shù)據(jù)放入緩存。應(yīng)用程序循環(huán)掃描緩存區(qū)，一旦發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，就取出數(shù)據(jù)并進行有效性驗證，然后做相應(yīng)處理之后轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)前要先發(fā)送同步信號，保持通信的同步和穩(wěn)定。已發(fā)送數(shù)據(jù)幀緩存區(qū)定時清除。

3.2.2　RFZigBee發(fā)送數(shù)據(jù)模塊

該部分主要負責(zé)偵聽串口數(shù)據(jù)，然后解析數(shù)據(jù)幀，同時判斷數(shù)據(jù)的有效性，判斷是否為2.5G/3G數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊發(fā)送來的命令。如果數(shù)據(jù)幀合法，那么對數(shù)據(jù)幀做一定的處理，然后發(fā)送給停車位傳感網(wǎng)絡(luò)。

所以MC13213無線傳感網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點主要是作為停車位傳感網(wǎng)絡(luò)的路由，將停車位傳感網(wǎng)絡(luò)中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送給2.5G/3G的數(shù)據(jù)收發(fā)處理模塊去處理，同時將有意義的數(shù)據(jù)幀傳輸給對應(yīng)的停車位傳感網(wǎng)絡(luò)。

(1) 中斷處理函數(shù)流程

中斷流程主要包括IRQ中斷和UART的中斷。使用了IRQ3和UART0/USB中斷。通過IRQ3來同步接收串口的數(shù)據(jù)。每次IRQ3中斷來時清接收計數(shù)標(biāo)志為0，同時使能UART0/USB接收中斷。然后UART0/USB接收中斷開始接收數(shù)據(jù)，每接收一個接收計數(shù)標(biāo)志就要加1，直到達到數(shù)據(jù)幀的長度之后，作對應(yīng)的校驗，如果正確將置對應(yīng)的標(biāo)志位。