基于Linux操作系统的智能交通实时信息发布系统设计

化雪荟，冯欣悦，陈文凤

（佛山职业技术学院，广东佛山 528000）

0 引言

现代分布式智能交通系统是依托物联网技术，利用现代信息服务手段，使城市智能交通系统和终端产品实现产业化；同时，通过城市交通路况实时信息发布系统，利用物联网、云计算、大数据等技术，实现城市交通的智能指挥和智能诱导，提高交通运输效率，缓解交通阻塞，提高路网通过能力，减少交通事故，降低能源消耗，减轻环境污染。同时，面向社会和市民拓展便民服务空间，开展创新服务形式，为各界提供便利、实用的各类服务产品，提高社区居民的生活、工作、休闲品质[1]。

交通路况实时信息发布系统是通过在城市快速路、主干道上容易发生拥堵的点位，设置了大型室外可变情报信息板（VMS），每2分钟刷新一次，每天显示成千上万条实时路况信息。这些信息板根据交通自动检测系统提供的数据发布道路流量，帮助司机选择畅通路段。

1 VMS显示控制系统主板

VMS显示控制系统采用通讯技术、传输技术、电子电路技术等研究方法，实现VMS连入云服务器；云服务器实现VMS的状态管理，信息统一发布，并提供友好的WEB操作界面给最终使用者，提供APP管理平台给系统管理者和维护者，有效结合了最先进的技术和理念，解决VMS管理难题。

1.1 VMS微处理器的选型

VMS基于ARM处理器设计开发，ARM Cortex-A8 800MHz拥有可实现高效系统管理的全功能系统控制器，其中包含了一个复位控制器、关机控制器、时钟管理、高级中断控制器（AIC）、调试单元（DBGU）、周期间隔定时器、看门狗定时器以及实时定时器。采用符合RoHS标准的217球LFBGA封装。该产品包含了32 kB指令以及32 kB数据缓存、两个16 kB SRAM存储块以及64 kB ROM，在最高处理器或总线速度下可实现单周期访问而且具备一个包含了许多控制器的外部总线接口，可控制SDRAM以及包括NAND Flash和CompactFlash在内的静态存储器[2]。

1.2 无线MODEM选型

H8921s3G/LTE路由器是基于3G/LTE技术的无线路由器产品，它采用高性能32位处理器，嵌入式操作系统的设计，完美支持USB高速模式。H8921s 3G/LTE路由器以其高速的移动数据传输能力满足不同的应用需求。其高可靠、高性能的设计及有线无线切换、WiFi支持使之更专注于应用于国内外金融、车载WiFi、企业应用等行业。

1.3 VMS嵌入式软件平台

VMS软件设计是基于linux系统下设计开发的，在ARM Cortex-A8 800MHz处理器上移植了U-BOOT引导、Linux内核和UBIFS文件系统，VMS程序运行在linux操作系统下，保证系统的稳定性和安全性[3-5]。VMS控制系统是基于Linux平台下开发，以Eclipse为开发环境。具有良好的用户界面且方便用户调试。

2 VMS电路设计技术路线

本系统硬件电路设计与PCB制作是基于Altium De⁃signer Summer 09平台上开发设计的，软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。

2.1 主控板电路设计

AT91SAM9G20拥有可实现高效系统管理的全功能系统控制器，其中包含了一个复位控制器、关机控制器、时钟管理、高级中断控制器（AIC）、调试单元（DBGU）、周期间隔定时器、看门狗定时器以及实时定时器。采用符合RoHS标准的217球LFBGA封装。

其广泛的外围设备集包括USB全速主机和设备接口、一个10/100 Base T以太网MAC、图像传感器接口、多媒体卡接口（MCI）、同步串行控制器（SSC）、USART、主/从串行外围设备接口（SPI）、两个三通道16位定时计数器（TC）、一个双线接口（TWI）以及四通道10位模数转换器。三个32位并行输入/输出控制器让针脚与这些外围设备可以实现多路复用，从而减少了设备的针脚数量以及外围设备DMA通道，将接口与片上、片外存储器之间的数据吞吐量提升到了最高水平。

2.2 NAND Flash电路设计

ARM Cortex-A8 800MHz内置的NANDFlash控制器支持8bit数据宽度，I/O速度最高达50MB/s，有独立的片选信号。为使用户程序、数据能掉电保存，核心板NAND Flash电路采用型号是Samsung的K9F2G08U0C芯片，容量256MB。

2.3 数据通讯技术路线

VMS控制系统与服务器使用自主研发的JetFileII协议+国际通用标准NTCIP协议，具有灵活多变、通讯稳定可变长的数据包等特点。

2.4 数据安全技术路线

数据安全方面，在VMS登录和服务器通信数据进行AES加密，保证数据的安全性。AES的数据加密算法具有强安全性、高性能、高效率、易用和灵活等优点。AES设计有三个密钥长度:128，192，256位，相对而言，AES的128密钥比DES的56密钥强1021倍。

2.5 数据存储技术路线

服务器数据存储使用SQL Server。VMS数据存储采用Sqlite3小型数据库存储处理，把VMS的日志信息，状态信息记录在SQLite数据库中。SQLite是一个开源的嵌入式关系数据库，它在2000年由D.Richard Hipp发布，它可减少应用程序管理数据的开销，SQLite可移植性好，很容易使用，很小，高效而且可靠。SQLite嵌入到使用它的应用程序中，它们共用相同的进程空间，而不是单独的一个进程。从外部看，它并不像一个RDBMS，但在进程内部，它却是完整的，自包含的数据库引擎[6-7]。

3 VMS控制主板

VMS（可变情报板）显示终端的关键部件是主板。它的CPU采用的是ARMCortex-A8 800MHz芯片，ROM采用DDR3 256MB，自带内存容的4GB，可扩展的容量达到64G，兼容SD卡、U盘，为用户存储大容量数据提供便利。协处理器为FPGA，支持DVI和HDMI信号输入，主板设计有12个全彩驱动板接口、数字量输入2路，数字量输出2路，通讯方式支持S232，RS485，10M/100M、1000M，以太网，USB；支持同步播放和异步播放的显示方式，支持RSS功能和多窗口播放功能，带亮度和温湿度传感器，亮度控制等级可达到256级，支持手动、自动、定时控制方式。支持逐点校正和逐点检测功能。是一款功能强大齐全的VMS控制板。

CZ9246主板的基本结构如图1所示。

图1 CZ9246主板

4 结论

交通路况实时信息发布系统可以根据接收的交通实时采集检测系统、交通路口信号协调控制系统的信息及时显示到VMS显示终端，当发生事故等突发情况或出现恶劣天气时，信息板可以自动实时发布路况信息和管制信息，引导车辆避开拥堵和意外事件点段，实现对车辆的全程引导。另外，可以通过手机APP实时登录和查询城市出行信息，手机用户还可以通过短信、微信、GPS定位、GIS地图了解实时路况，查询到达目的地的最佳路线。