基于嵌入式系統(tǒng)的公交車停站時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)

　　O 前言

　　公交車?？空臼枪卉囘\(yùn)營(yíng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，好的公交車?？空鞠到y(tǒng)能夠方便廣大居民的出行，然而據(jù)筆者調(diào)查，包括筆者所在地武漢在內(nèi)，蘇州、沈陽(yáng)、西安、深圳、南寧、重慶、成都、?？诘缺姸嗳珖?guó)大中型城市的公交車不規(guī)范?？空粳F(xiàn)象普遍。公交車停站不規(guī)范主要

　　表現(xiàn)在不遵守停站規(guī)范，比如停站時(shí)間過(guò)短，到站不報(bào)站等等。由此看來(lái)，如果能實(shí)現(xiàn)對(duì)于公交車停站時(shí)間的監(jiān)控，則可在很大程度上規(guī)范公交車的停站行為。鑒于嵌入式系統(tǒng)較為強(qiáng)大的功能和便于擴(kuò)展功能的特性，筆者認(rèn)為可以將嵌入式系統(tǒng)用于制作公交車停站時(shí)間監(jiān)測(cè)設(shè)備，幫助解決這個(gè)社會(huì)問題。本文主要就公交車停站時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開討論。

　　1 公交車停站時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　筆者選擇Friendly Arm mini2440開3發(fā)板，并基于該開發(fā)板來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬監(jiān)控系統(tǒng)。Friendly Arm mini 2440是一款低價(jià)實(shí)用的ARM9開發(fā)板，板載Samsung S3C2440微處理器，該處理器主頻達(dá)到400MHz，板上安裝的嵌入式操作系統(tǒng)為Linux.kernel-2.6.29內(nèi)核外加Qtopia-2.2.0圖形界面。由于該內(nèi)核已經(jīng)包含了開發(fā)板上各個(gè)接口的驅(qū)動(dòng)，因而不用再為板上的按鍵和接口寫驅(qū)動(dòng)，除此之外該板還具有以下特性適合于該系統(tǒng)的開發(fā)：在板64M SDRAM內(nèi)存，保證程序流暢運(yùn)行;有SD卡插槽，可外接SD卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù);接口豐富，方便功能拓展;開發(fā)板提供豐富的用戶按鈕，方便模擬公交車上的按鈕。此外，筆者還使用了一塊3.5英寸的LCD觸摸屏，用于實(shí)時(shí)顯示停站信息。由于本文所完成的是一個(gè)模擬系統(tǒng)，并不是真正安裝在公交車上的成型系統(tǒng)，筆者還是用了一臺(tái)PC機(jī)，以存放軟件運(yùn)行所需要的庫(kù)。

　　圖1為系統(tǒng)在運(yùn)行當(dāng)中各個(gè)部件的連接圖，在模擬過(guò)程當(dāng)中，PC機(jī)起著重要的作用，它提供整個(gè)系統(tǒng)板程序運(yùn)行過(guò)程中所需要的函數(shù)庫(kù)，通過(guò)網(wǎng)線動(dòng)態(tài)地傳輸?shù)较到y(tǒng)板。COM口提供一個(gè)PC機(jī)控制系統(tǒng)板的接口，可以通過(guò)PC機(jī)自帶的超級(jí)終端和系統(tǒng)板實(shí)現(xiàn)異步串行通信，向系統(tǒng)板發(fā)送指令。SD卡插則為系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束后的數(shù)據(jù)保存提供保證，系統(tǒng)最后會(huì)將司機(jī)整個(gè)過(guò)程中的操作以Excel表格的形式存放在SD卡中，有了備份數(shù)據(jù)后公交管理部門就能給司機(jī)的業(yè)績(jī)考核提供一個(gè)依據(jù)，以此監(jiān)督司機(jī)進(jìn)行正常操作。

　　2 公交車停站時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　在軟件方面，在基于x86架構(gòu)的PC機(jī)上用QtCreator進(jìn)行編程，考慮到開發(fā)板板載系統(tǒng)是Linux，所以在PC機(jī)上使用的操作系統(tǒng)是Linux眾多發(fā)行版中的一個(gè)Ubuntu。之所以選擇Ubuntu而不是fedora或者Redhat是因?yàn)槠浣缑娓佑押茫以诎惭b了必要的庫(kù)后完全可以進(jìn)行嵌入式開發(fā)。由于開發(fā)板是基于ARM架構(gòu)的，所以使用基于x86架構(gòu)的PC機(jī)編譯的代碼是無(wú)法在開發(fā)板上運(yùn)行的，需要通過(guò)ann-linux-gcc對(duì)代碼進(jìn)行交叉編譯，以生成能在開發(fā)板上運(yùn)行的程序。

　　針對(duì)該開發(fā)板，筆者編寫了一個(gè)圖形化的應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)設(shè)定的事件處理邏輯，其主要流程圖如圖2所示。

　　通過(guò)該程序?qū)崟r(shí)監(jiān)控司機(jī)在整個(gè)線路運(yùn)行當(dāng)中的操作，程序?qū)崿F(xiàn)觸摸屏和按鍵雙事件響應(yīng)，大大方便了司機(jī)的操作。通過(guò)按鍵、觸摸屏映射的事件來(lái)判斷每一次司機(jī)針對(duì)公交車的操作有沒有違規(guī)，如果有違規(guī)現(xiàn)象，記錄下來(lái)，在所有情況之下都記下司機(jī)的操作事件類型(開門、關(guān)門、加減速等)，以及時(shí)間(由開發(fā)板上的實(shí)時(shí)時(shí)鐘給出時(shí)間)。當(dāng)一趟線路結(jié)束后，開發(fā)板會(huì)將行程當(dāng)中保存的數(shù)據(jù)記錄在SD卡當(dāng)中，最后由公交公司的員工將SD卡中的數(shù)據(jù)取出，作為考核該司機(jī)的依據(jù)。

　　3 公交車停站時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試實(shí)例

　　筆者使用窮舉法，試驗(yàn)可能遇到的所有按鈕按下的情況，看該系統(tǒng)能否正確判斷筆者所試驗(yàn)的停站方式時(shí)候的違規(guī)與否。

　　情況l。報(bào)站、開門、等待5s(在成形系統(tǒng)中，將設(shè)定為15s，在此模擬測(cè)試系統(tǒng)中，為了演示方便，設(shè)定停站時(shí)間為不少于5s)、關(guān)門。圖3為測(cè)試實(shí)拍圖：

　　開關(guān)門之間的間隔大于5s，關(guān)門行為屬于正確操作。系統(tǒng)做出正確的判斷。

　　情況2。報(bào)站、開門、等待不足5s、關(guān)門。圖4為測(cè)試實(shí)拍圖：

　　開關(guān)門之間的間隔小于5s，關(guān)門行為屬于違規(guī)操作，系統(tǒng)做出了正確的判斷。

　　情況3。開門、報(bào)站、關(guān)門。(開關(guān)門間時(shí)間間隔大于5s)圖5為測(cè)試實(shí)拍圖：

　　開門與報(bào)站順序顛倒是錯(cuò)誤的操作，系統(tǒng)做出了正確的判斷。此外，我們還注意到，系統(tǒng)記錄的違規(guī)次數(shù)超過(guò)了三次，在顯示屏左下角顯示“FAILED”，表明此趟行車過(guò)程，司機(jī)未能按要求停站。

　　情況4。報(bào)站、報(bào)站、開門、關(guān)門。(開關(guān)門時(shí)間間隔大于5s)，圖6為測(cè)試實(shí)拍圖：

　　重復(fù)報(bào)站會(huì)出現(xiàn)報(bào)站混亂的情況，造成信息混淆，屬于違規(guī)情況，系統(tǒng)做出了正確的判斷。

　　對(duì)于以上四種情況，該系統(tǒng)都做出了正確的判斷，經(jīng)檢測(cè)，系統(tǒng)邏輯判斷功能正常。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　本文提出的公交車停站時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)，采用嵌入式系統(tǒng)，通過(guò)鍵盤模擬報(bào)站、開關(guān)門信號(hào)，分析車輛是否違規(guī)，并對(duì)全程的違規(guī)?？空敬螖?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，記錄全程時(shí)問軸，最終由顯示設(shè)備將?？看螖?shù)以及未停站的次數(shù)顯示出來(lái)。另有通過(guò)顯示設(shè)備調(diào)看全程的停靠狀況時(shí)間軸的功能。本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：首先，它有一定的容錯(cuò)功能，若司機(jī)全程被記錄的違規(guī)次數(shù)在3次以內(nèi)，將不予對(duì)其進(jìn)行調(diào)查。第二，本監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)比較人性化，在記錄違規(guī)數(shù)據(jù)的同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)記錄每個(gè)加減速、開關(guān)門和報(bào)站的時(shí)刻，形成時(shí)間軸。考慮到汽車實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，比如乘客突發(fā)疾病、車子發(fā)生故障等等，在司機(jī)接受調(diào)查需要進(jìn)行解釋時(shí)，可作為佐證。第三，嵌入式系統(tǒng)提供了很多其它擴(kuò)展端口，可以方便實(shí)際使用中添加所需的擴(kuò)展功能。當(dāng)然，就實(shí)際應(yīng)用而言，本公交車停站時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)的功能還稍顯單一，比如停車地點(diǎn)的因素就未加考慮，若將本設(shè)計(jì)的時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)嵌入一個(gè)GPS定位系統(tǒng)(目前在許多城市已投入公交車載應(yīng)用)，這樣在實(shí)現(xiàn)停車時(shí)間監(jiān)控的同時(shí)，也可監(jiān)測(cè)公交車是否在指定站點(diǎn)停車。