基于Cortex—A8的驾校车辆位置检测系统的设计

胡永华 杨杰鹏 陈俊杰

摘要：随着物联网技术的快速发展，传统驾校学车培训方式逐渐被智能驾校所取代，智能驾校学车系统的出现不仅提高了驾校的培训效率，还提供了基于Android手机或PC的远程指导的功能。该文设计了一套支持智能驾校系统运行的车辆位置检测系统。该系统以Cortex-A8嵌入式ARM开发板为核心，使用Qt可视化界面，通过ZigBee无线技术进行数据传输，集数据采集、传输、处理、语音播报和可视化系统于一体。

关键词：智能驾校；嵌入式；Qt；ZigBee无线技术

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）24-0059-03

Abstract：With the rapid development of Internet of things technology（IOT）， the training methods of traditional driving schools have been gradually replaced by intelligent driving schools. The emergence of intelligent driving school learning car system not only improves the training efficiency of driving school， but also provides the function of remote guidance based on Android phone or PC. This paper designs a vehicle position detection system which supports the operation of intelligent driving school system. The system architecture Cortex-A8 embedded arm development board as the core， using Qt visual interface， data transmission through the ZigBee wireless network technology， data acquisition， transmission， processing， speech， and visualization system as a whole.

Key words： Intelligent driving school； Embedded； Qt； ZigBee wireless technolog

近年来，我国驾校行业持续快速增长，驾校人数大幅度增加，传统的驾校培训方式、落后的培训设备、教练人数少等方面导致现阶段驾校的培训效率不高，学员驾驶技术得不到很好的提升，在驾驶安全方面存在隐患。智能驾校系统是驾校行业高速发展的产物，智能化的、新型的驾校系统采用物联网技术和优于传统驾校学车培训方式的全新培训模式，大大地提高了驾校的培训效率，解决了学员多、教练人员少、教学质量低等问题[1]。

在物联网技术快速发展的21世纪，传统的驾校培训模式迟早会被智能驾校所替代，集可视化、智能化、信息化等优点于一体的智能驾校系统才能适应时代的发展。

在性能方面，相较于市场上基于STM32和51单片机的车辆位置检测系统，基于Cortex-A8的车辆位置检测系统在数据处理速度、系统流畅度以及可视化等方面上都更胜一筹。在成本方面，使用以Cortex-A8处理器为核心的GEC-210开发板作为车载控制终端比使用PC和手机性价比更高。综上所述，该系统在未来的智能驾校市场上潜力巨大。

1系统总体结构

如图1所示，系统以Corte-A8处理器为核心的GEC-210开发板进行数据处理，利用传感器将采集学员驾驶车辆时的数据，ZigBee节点将数据封装并通过无线网络将数据传输至ZigBee协调器，ZigBee协调器接收来自ZigBee节点的数据后通过串口将数据传输至车载控制终端，终端对数据进行分析处理，将学员练车的信息显示在液晶屏幕，若学员操作失误（如车辆压线或脱离正常行驶轨迹）则进行语音报警。

2系统硬件设计

2.1 GEC-210開发板

GEC210是一款高性能的Cortext-A8核心板，它采用三星S5PV210作为主处理器，运行主频可高达1GHz。GEC210开发板可流畅运行Android、Linux和WinCE6等高级操作系统，完全能满足本次系统设计的需要。

GEC-210具有两种USB 接口，一种是USB Host（2.0）接口，共2个，它和普通 PC的USB接口是一样的，可以接USB摄像头、USB键盘、 USB鼠标、优盘等常见的USB外设；另外一种是miniUSB（2.0），主要用于Android系统下的 ADB功能，用于软件安装和程序调试[3]。本系统中的ZigBee协调器模块就是通过USB Host（2.0）接口与车载控制终端相连的。

对于语音处理方面，GEC-210开发板采用的是I2S接口，它外接了WM8960 作为CODEC解码芯片，可支持HDMI音视频同步输出。本系统语音播放功能要使用该接口和解码芯片进行音频解码和音频输出，完成语音播报功能。

2.2ZigBee无线网的设计

ZigBee无线通信技术是遵循IEEE802.15.4标准的低功耗局域传感网络技术，在我国工作在2.4G的频段上，它具有低功耗、低成本、近距离、稳定性高等特点[4]。本系统采用CC2530作为协调器以及各个ZigBee节点的通信模块，组建成ZigBee局域网，完成车载控制终端和传感器节点的信息传输功能。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KB的RAM和许多其他强大的功能，能够以非常低的材料成本建立强大的网络节点。

2.3 车辆位置检测

因为倒桩入库、侧方位停车等练车项目对车辆位置检测精度要求比较高，普通的超声波位置检测方案基本达不到要求，所以本系统采用的是漫反射光电模块开关作为数据的采集模块，采集学员驾驶车辆时的压线等数据信息。该传感器的工作原理是漫反射光电模块发射端不断地方向一定发射光束，利用被检测物对光束的遮挡或反射，接收回路感应反射回来的光引起电流变化，产生开关信号，从而检测物体的有无[5]。

3 车载终端软件设计

3.1 控制界面功能设计

车载控制终端使用Qt界面程序作为人机交互软件，使用Qt Creator工具进行开发。设计界面如图2所示。

1）Qt界面显示了驾校考试中的科目、项目以及学员驾驶车辆的情况（如车辆压线）。

2）通过点击界面上的按钮可切换当前考试科目以及项目，选择后开始检测该项目车辆的驾驶情况，当车辆压线时界面会进行图片、文字显示，并且控制终端会进行语音报警。

3）该界面程序目前只进行倒车入库以及侧方停车两个考试项目的相关开发，只进行车辆压线情况的检测，其他功能有待完善。

3.2 车载终端工作流程

车载终端上电后进入Qt程序界面，选择考试科目、项目后进入检测状态。ZigBee数据采集系统通过判断光电开关信号线所接ZigBee模块引脚电平的高或低检测车辆是否压线，然后通过ZigBee无线网络将车辆信息送往协调器。协调器接收到数据后，将数据通过串口上传控制终端。若Qt界面程序判断车辆压线，则进行相应的文字、图片以及语音提示。

3.3 程序开发流程

本系统的程序开发和移植的流程如图4所示。

1）首先根据设计方案进行功能规划，包括切换科目、项目以及语音播报功能。

2）在Linux下搭建Qt开发环境，包括Qt Creator开发环境以及交叉编译环境。

3）Linux下编写简单读写串口数据功能代码，测试串口数据传输功能是否可用。

4）设计Qt界面UI，添加圖片显示以及文字提醒框。

5）添加程序切换科目、项目、显示相应图片以及语音播报功能。

6）Linux环境下进行Qt程序测试，包括测试读取串口数据以及图片、文字切换等功能是否正常。

7）将测试好的Qt程序进行交叉编译，生成arm平台可运行的可执行文件。

8）移植Qt程序到GEC-210开发板，测试相关功能。

4结束语

随着物联网技术的高速发展，以传统驾校培训方式为主驾校必将淹没在驾校行业发展的潮流。本设计基于物联网技术，采用无线数据传输方式，将简单化、可视化、智能化、实用性高等优点融为一体，大大提高了驾校培训效率及质量，在未来智能驾校市场上潜力巨大。

参考文献：

[1]陈香.基于Qt平台下嵌入式现场监测装置的研发[D].南京：南京师范大学，2013：5-30.

[2]李胜琴，张国容，许岩.基于ARM的交叉编译工具的制作[J].太原师范学院学报：自然科学版，2010（2）：56-59.

[3] 朱俊，侯君子，李晓妍等.基于ZigBee无线网的医院急救设备系统的设计[J]中国医疗设备，2014，29（5）：26-29.

[4] 王素青，吴超.基于CC2530的环境监测系统的设计与实现[J].计算机测量与控制，2015，23（8）：2650-2653.

[5] 张金美，沈建明，陶雄春.漫反射光电开关在除草机器人中的应用[J].传感器世界，2016，22（5）：19-22.

【通联编辑：梁书】