基于Cortex—A8的駕校車輛位置檢測系統(tǒng)的設(shè)計

胡永華 楊杰鵬 陳俊杰

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)駕校學(xué)車培訓(xùn)方式逐漸被智能駕校所取代，智能駕校學(xué)車系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅提高了駕校的培訓(xùn)效率，還提供了基于Android手機或PC的遠程指導(dǎo)的功能。該文設(shè)計了一套支持智能駕校系統(tǒng)運行的車輛位置檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以Cortex-A8嵌入式ARM開發(fā)板為核心，使用Qt可視化界面，通過ZigBee無線技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸，集數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、語音播報和可視化系統(tǒng)于一體。

關(guān)鍵詞：智能駕校；嵌入式；Qt；ZigBee無線技術(shù)

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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

近年來，我國駕校行業(yè)持續(xù)快速增長，駕校人數(shù)大幅度增加，傳統(tǒng)的駕校培訓(xùn)方式、落后的培訓(xùn)設(shè)備、教練人數(shù)少等方面導(dǎo)致現(xiàn)階段駕校的培訓(xùn)效率不高，學(xué)員駕駛技術(shù)得不到很好的提升，在駕駛安全方面存在隱患。智能駕校系統(tǒng)是駕校行業(yè)高速發(fā)展的產(chǎn)物，智能化的、新型的駕校系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和優(yōu)于傳統(tǒng)駕校學(xué)車培訓(xùn)方式的全新培訓(xùn)模式，大大地提高了駕校的培訓(xùn)效率，解決了學(xué)員多、教練人員少、教學(xué)質(zhì)量低等問題[1]。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的21世紀(jì)，傳統(tǒng)的駕校培訓(xùn)模式遲早會被智能駕校所替代，集可視化、智能化、信息化等優(yōu)點于一體的智能駕校系統(tǒng)才能適應(yīng)時代的發(fā)展。

在性能方面，相較于市場上基于STM32和51單片機的車輛位置檢測系統(tǒng)，基于Cortex-A8的車輛位置檢測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理速度、系統(tǒng)流暢度以及可視化等方面上都更勝一籌。在成本方面，使用以Cortex-A8處理器為核心的GEC-210開發(fā)板作為車載控制終端比使用PC和手機性價比更高。綜上所述，該系統(tǒng)在未來的智能駕校市場上潛力巨大。

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，系統(tǒng)以Corte-A8處理器為核心的GEC-210開發(fā)板進行數(shù)據(jù)處理，利用傳感器將采集學(xué)員駕駛車輛時的數(shù)據(jù)，ZigBee節(jié)點將數(shù)據(jù)封裝并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至ZigBee協(xié)調(diào)器，ZigBee協(xié)調(diào)器接收來自ZigBee節(jié)點的數(shù)據(jù)后通過串口將數(shù)據(jù)傳輸至車載控制終端，終端對數(shù)據(jù)進行分析處理，將學(xué)員練車的信息顯示在液晶屏幕，若學(xué)員操作失誤（如車輛壓線或脫離正常行駛軌跡）則進行語音報警。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 GEC-210開發(fā)板

GEC210是一款高性能的Cortext-A8核心板，它采用三星S5PV210作為主處理器，運行主頻可高達1GHz。GEC210開發(fā)板可流暢運行Android、Linux和WinCE6等高級操作系統(tǒng)，完全能滿足本次系統(tǒng)設(shè)計的需要。

GEC-210具有兩種USB 接口，一種是USB Host（2.0）接口，共2個，它和普通 PC的USB接口是一樣的，可以接USB攝像頭、USB鍵盤、 USB鼠標(biāo)、優(yōu)盤等常見的USB外設(shè)；另外一種是miniUSB（2.0），主要用于Android系統(tǒng)下的 ADB功能，用于軟件安裝和程序調(diào)試[3]。本系統(tǒng)中的ZigBee協(xié)調(diào)器模塊就是通過USB Host（2.0）接口與車載控制終端相連的。

對于語音處理方面，GEC-210開發(fā)板采用的是I2S接口，它外接了WM8960 作為CODEC解碼芯片，可支持HDMI音視頻同步輸出。本系統(tǒng)語音播放功能要使用該接口和解碼芯片進行音頻解碼和音頻輸出，完成語音播報功能。

2.2ZigBee無線網(wǎng)的設(shè)計

ZigBee無線通信技術(shù)是遵循IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在我國工作在2.4G的頻段上，它具有低功耗、低成本、近距離、穩(wěn)定性高等特點[4]。本系統(tǒng)采用CC2530作為協(xié)調(diào)器以及各個ZigBee節(jié)點的通信模塊，組建成ZigBee局域網(wǎng)，完成車載控制終端和傳感器節(jié)點的信息傳輸功能。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB的RAM和許多其他強大的功能，能夠以非常低的材料成本建立強大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

2.3 車輛位置檢測

因為倒樁入庫、側(cè)方位停車等練車項目對車輛位置檢測精度要求比較高，普通的超聲波位置檢測方案基本達不到要求，所以本系統(tǒng)采用的是漫反射光電模塊開關(guān)作為數(shù)據(jù)的采集模塊，采集學(xué)員駕駛車輛時的壓線等數(shù)據(jù)信息。該傳感器的工作原理是漫反射光電模塊發(fā)射端不斷地方向一定發(fā)射光束，利用被檢測物對光束的遮擋或反射，接收回路感應(yīng)反射回來的光引起電流變化，產(chǎn)生開關(guān)信號，從而檢測物體的有無[5]。

3 車載終端軟件設(shè)計

3.1 控制界面功能設(shè)計

車載控制終端使用Qt界面程序作為人機交互軟件，使用Qt Creator工具進行開發(fā)。設(shè)計界面如圖2所示。

1）Qt界面顯示了駕?？荚囍械目颇俊㈨椖恳约皩W(xué)員駕駛車輛的情況（如車輛壓線）。

2）通過點擊界面上的按鈕可切換當(dāng)前考試科目以及項目，選擇后開始檢測該項目車輛的駕駛情況，當(dāng)車輛壓線時界面會進行圖片、文字顯示，并且控制終端會進行語音報警。

3）該界面程序目前只進行倒車入庫以及側(cè)方停車兩個考試項目的相關(guān)開發(fā)，只進行車輛壓線情況的檢測，其他功能有待完善。

3.2 車載終端工作流程

車載終端上電后進入Qt程序界面，選擇考試科目、項目后進入檢測狀態(tài)。ZigBee數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過判斷光電開關(guān)信號線所接ZigBee模塊引腳電平的高或低檢測車輛是否壓線，然后通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)將車輛信息送往協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)通過串口上傳控制終端。若Qt界面程序判斷車輛壓線，則進行相應(yīng)的文字、圖片以及語音提示。

3.3 程序開發(fā)流程

本系統(tǒng)的程序開發(fā)和移植的流程如圖4所示。

1）首先根據(jù)設(shè)計方案進行功能規(guī)劃，包括切換科目、項目以及語音播報功能。

2）在Linux下搭建Qt開發(fā)環(huán)境，包括Qt Creator開發(fā)環(huán)境以及交叉編譯環(huán)境。

3）Linux下編寫簡單讀寫串口數(shù)據(jù)功能代碼，測試串口數(shù)據(jù)傳輸功能是否可用。

4）設(shè)計Qt界面UI，添加圖片顯示以及文字提醒框。

5）添加程序切換科目、項目、顯示相應(yīng)圖片以及語音播報功能。

6）Linux環(huán)境下進行Qt程序測試，包括測試讀取串口數(shù)據(jù)以及圖片、文字切換等功能是否正常。

7）將測試好的Qt程序進行交叉編譯，生成arm平臺可運行的可執(zhí)行文件。

8）移植Qt程序到GEC-210開發(fā)板，測試相關(guān)功能。

4結(jié)束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，以傳統(tǒng)駕校培訓(xùn)方式為主駕校必將淹沒在駕校行業(yè)發(fā)展的潮流。本設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，將簡單化、可視化、智能化、實用性高等優(yōu)點融為一體，大大提高了駕校培訓(xùn)效率及質(zhì)量，在未來智能駕校市場上潛力巨大。

參考文獻：

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[3] 朱俊，侯君子，李曉妍等.基于ZigBee無線網(wǎng)的醫(yī)院急救設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計[J]中國醫(yī)療設(shè)備，2014，29（5）：26-29.

[4] 王素青，吳超.基于CC2530的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2015，23（8）：2650-2653.

[5] 張金美，沈建明，陶雄春.漫反射光電開關(guān)在除草機器人中的應(yīng)用[J].傳感器世界，2016，22（5）：19-22.

【通聯(lián)編輯：梁書】