基于ARM的紅外光汽車速度管理系統(tǒng)研究

　　由于uclinux 2.4.x內(nèi)核為非搶占式，進(jìn)程時(shí)間片為10ms，本身實(shí)時(shí)性并不高。但由于本系統(tǒng)中只有一個(gè)高實(shí)時(shí)性任務(wù)----車輛通過信號(hào)的捕獲，因此，可通過TIMER1設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序操作LPC2294上的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)CAP1.0腳信號(hào)的雙邊沿捕獲。TIMER1設(shè)備驅(qū)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)程序初始化函數(shù)、清除函數(shù)、設(shè)備信息結(jié)構(gòu)體，open、release、read、ioctl等方法以及中斷服務(wù)程序等構(gòu)成。uclinux系統(tǒng)在加載內(nèi)核模塊時(shí)首先會(huì)執(zhí)行初始化函數(shù)timer1_init( )，通過調(diào)用result = register_chrdev (MAJOR_NR, DEVICE_NAME , timer1_fops)注冊(cè)字符設(shè)備;并依據(jù)返回值result判斷設(shè)備注冊(cè)是否成功；在內(nèi)核卸載模塊時(shí)，執(zhí)行清除函數(shù)timer1_cleanup( )，通過調(diào)用unregister_chrdev(MAJOR_NR, DEVICE_NAME)注消字符設(shè)備。設(shè)備信息結(jié)構(gòu)體用來描述該設(shè)備的open、release、read等操作方法：其中，在系統(tǒng)和應(yīng)用程序首次使用此定時(shí)器時(shí)，首先執(zhí)行timer1_open(struct inode *inode, struct file *filp) 方法調(diào)用request_irq(IRQ_timer1, timer1_irq_handle, SA_INTERRUPT, "my" DEVICE_NAME, NULL)函數(shù)進(jìn)行中斷響應(yīng)函數(shù)注冊(cè)，配置定時(shí)器T1IR、T1PR、T1TC、T1TCR等寄存器完成定時(shí)器初始化，使用中斷開關(guān)函數(shù)local_irq_save()和local_irq_restore()來控制臨界區(qū)；最終由uclinux系統(tǒng)接收硬件中斷并調(diào)用中斷服務(wù)程序；當(dāng)系統(tǒng)和應(yīng)用程序不再使用該定時(shí)器時(shí)調(diào)用timer1_release(struct inode *inode, struct file *filp)進(jìn)行關(guān)閉和釋放。中斷服務(wù)程序timer1_irq_handle(int irq,void *dev_id,struct pt_regs *regs)完成清除中斷源、定時(shí)器計(jì)數(shù)器復(fù)位以及通過uclinux提供的宏inl(T1CR)讀取捕獲寄存器中計(jì)數(shù)器的值并調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)copy_to_usr()將數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝至用戶空間。最后，將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序timer1. c復(fù)制到linux-2.4.x/driver/char目錄下，在timer1.c中加入函數(shù)timer1_init()完成設(shè)備的注冊(cè)。在mem.c文件中添加timer1_init()外部函數(shù)說明，在chr_dev_init()函數(shù)添加timer1_init()調(diào)用，編譯得到新內(nèi)核[4]。

　　3.3 MiniGUI 移植

　　目前，嵌入式Linux 平臺(tái)下常見的 GUI 系統(tǒng)有： MicroWindows、QT/Embedded、XWindows、OpenGUI、MiniGUI 等多種選擇。從易用性、跨平臺(tái)性以及開發(fā)成本等多方面因素考慮，本文采用飛漫公司的MiniGUI 實(shí)現(xiàn)GUI 人機(jī)交互圖形界面的開發(fā)[5]。為方便調(diào)試，采用VMware 軟件在windows 系統(tǒng)下建立linux 平臺(tái)的宿主機(jī)，進(jìn)入linux 環(huán)境，從www.minigui.com 上下載函數(shù)庫源代碼包libminigui-str-1.6.2.tar.gz 和資源文件包minigui-res-str-1.6.tar.gz 并展開。

　　MiniGUI 為實(shí)現(xiàn)其跨平臺(tái)特性，采用GAL（圖形抽象層）和IAL（輸入抽象層）將MiniGUI上層和操作系統(tǒng)隔離開。因此，首先創(chuàng)建lcdgal.c 文件，參考native 圖形引擎數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和Framebuffer 驅(qū)動(dòng)程序按照GAL 接口編寫接口函數(shù)；然后將液晶驅(qū)動(dòng)程序lcddriver.clcddriver.h 及LPC2294 的頭文件lpc2294.h 放在libminigui 下的/src/gal/native 目錄下并修改Makefile.am 文件。在libminigui 的/src/ial 目錄下添加ialinput.h 和 ialinput.c 編寫IAL 接口函數(shù)，并添加觸摸屏控制器驅(qū)動(dòng)程序fm7843.c、fm7843.h 到/src/ial 目錄，同時(shí)修改Makefile.am文件。加入MINIGUI 擴(kuò)展庫libmgext 支持，以Threads 模式交叉編譯并將得到的MiniGUI靜態(tài)鏈接庫與交叉編譯后的用戶應(yīng)用程序進(jìn)行鏈接，生成可在目標(biāo)板上運(yùn)行的目標(biāo)文件，最后在移植好的uclinux 系統(tǒng)上安裝運(yùn)行MiniGUI 所需的資源文件。

　　3.4 用戶界面設(shè)計(jì)

　　用戶界面主要包括一個(gè)主窗體用來顯示速度信息以及一個(gè)為車輛速度報(bào)警而設(shè)定的對(duì)話框。以MniniGUIMain( int argc, const char* argv[ ] ) 為入口，定義顯示區(qū)域，使用CreateThreadForMainWindow( )函數(shù)創(chuàng)建了兩個(gè)并發(fā)的線程，定義線程的入口函數(shù)地址并返回線程標(biāo)識(shí)符；在主線程中配置完成對(duì)timer1 的初始化操作，通過hMainWnd =CreateMainWindow( Createinfo ) 創(chuàng)建主窗體并配置Createinfo 的各項(xiàng)屬性， 調(diào)用ShowWindows( hMainWnd, SW_SHOWNORMAL )函數(shù)顯示窗體作為用戶主界面，最終進(jìn)入消息循環(huán)。監(jiān)視線程和主線程同時(shí)啟動(dòng)，此后，監(jiān)視線程在后臺(tái)對(duì)車速信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過SendMessage( )向主線程發(fā)送相應(yīng)的消息。消息的處理與超速報(bào)警判定可在主窗體窗口過程函數(shù)SpeedWinProc( )中實(shí)現(xiàn)。主窗體中的SET和About 下拉菜單通過CreatMenu( )和CreatePopupMenu( )函數(shù)實(shí)現(xiàn)，分別用于彈出速度設(shè)定對(duì)話框和系統(tǒng)說明對(duì)話框。將菜單句柄賦給主窗體的hMenu 屬性并在窗體過程函數(shù)中加入對(duì)應(yīng)菜單的處理代碼，當(dāng)菜單被管理者點(diǎn)擊時(shí)，該窗體會(huì)收到相應(yīng)的MSG_COMMAND 消息，系統(tǒng)根據(jù)消息執(zhí)行相應(yīng)菜單下的速度設(shè)定處理程序或系統(tǒng)說明顯示程序。在速度設(shè)定對(duì)話框中，按鈕使用普通“確定/OK”按鈕CTRL_BUTTON，兩個(gè)靜態(tài)框CTRL_STATIC 分別標(biāo)識(shí)兩個(gè)單行編輯框CTRL_SLEDIT的功能：“上限速度設(shè)定”和“下限速度設(shè)定”。兩個(gè)編輯框用來接收管理者輸入的上限速度和下限速度。編輯框內(nèi)的速度設(shè)定值通過MSG_GETTEXT 消息由CTRL_COOLBAR 控件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字按鈕輸入。各控件的創(chuàng)建通過以控件類名調(diào)用Createwindow 函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

　　調(diào)制式紅外光汽車速度識(shí)別系統(tǒng)，不僅能準(zhǔn)確測(cè)出汽車車速狀況，其測(cè)速信息還能避開“電子狗”式的反測(cè)速裝置捕捉，使違章車輛難以逃避處罰，對(duì)提高交通管制的質(zhì)量、消除事故隱患、保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要作用，并可用于其他測(cè)速場(chǎng)合，應(yīng)用前景非常廣闊。由于感應(yīng)頭僅對(duì)38 kHz 的調(diào)制紅外光敏感, 其他紅外光對(duì)其幾乎無作用, 因此，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。系統(tǒng)采用了ARM 嵌入式處理器、uclinux 操作系統(tǒng)以及觸摸屏，不但人機(jī)交互性好，而且升級(jí)和擴(kuò)展能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，具有較大的應(yīng)用前景。