基于嵌入式系統(tǒng)的公交車停站時間監(jiān)控系統(tǒng)

　　O 前言

　　公交車停靠站是公交車運營的一個重要環(huán)節(jié)，好的公交車停靠站系統(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、西安、深圳、南寧、重慶、成都、海口等眾多全國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，比如停站時間過短，到站不報站等等。由此看來，如果能實現(xiàn)對于公交車停站時間的監(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)較為強大的功能和便于擴展功能的特性，筆者認為可以將嵌入式系統(tǒng)用于制作公交車停站時間監(jiān)測設備，幫助解決這個社會問題。本文主要就公交車停站時間監(jiān)控系統(tǒng)的設計展開討論。

　　1 公交車停站時間監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計

　　筆者選擇Friendly Arm mini2440開3發(fā)板，并基于該開發(fā)板來實現(xiàn)模擬監(jiān)控系統(tǒng)。Friendly Arm mini 2440是一款低價實用的ARM9開發(fā)板，板載Samsung S3C2440微處理器，該處理器主頻達到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)板上各個接口的驅(qū)動，因而不用再為板上的按鍵和接口寫驅(qū)動，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，保證程序流暢運行;有SD卡插槽，可外接SD卡存儲數(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，用于實時顯示停站信息。由于本文所完成的是一個模擬系統(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PC機，以存放軟件運行所需要的庫。

　　圖1為系統(tǒng)在運行當中各個部件的連接圖，在模擬過程當中，PC機起著重要的作用，它提供整個系統(tǒng)板程序運行過程中所需要的函數(shù)庫，通過網(wǎng)線動態(tài)地傳輸?shù)较到y(tǒng)板。COM口提供一個PC機控制系統(tǒng)板的接口，可以通過PC機自帶的超級終端和系統(tǒng)板實現(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)運行結(jié)束后的數(shù)據(jù)保存提供保證，系統(tǒng)最后會將司機整個過程中的操作以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的業(yè)績考核提供一個依據(jù)，以此監(jiān)督司機進行正常操作。

　　2 公交車停站時間監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設計

　　在軟件方面，在基于x86架構(gòu)的PC機上用QtCreator進行編程，考慮到開發(fā)板板載系統(tǒng)是Linux，所以在PC機上使用的操作系統(tǒng)是Linux眾多發(fā)行版中的一個Ubuntu。之所以選擇Ubuntu而不是fedora或者Redhat是因為其界面更加友好，而且在安裝了必要的庫后完全可以進行嵌入式開發(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機編譯的代碼是無法在開發(fā)板上運行的，需要通過ann-linux-gcc對代碼進行交叉編譯，以生成能在開發(fā)板上運行的程序。

　　針對該開發(fā)板，筆者編寫了一個圖形化的應用程序，以實現(xiàn)設定的事件處理邏輯，其主要流程圖如圖2所示。

　　通過該程序?qū)崟r監(jiān)控司機在整個線路運行當中的操作，程序?qū)崿F(xiàn)觸摸屏和按鍵雙事件響應，大大方便了司機的操作。通過按鍵、觸摸屏映射的事件來判斷每一次司機針對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，在所有情況之下都記下司機的操作事件類型(開門、關門、加減速等)，以及時間(由開發(fā)板上的實時時鐘給出時間)。當一趟線路結(jié)束后，開發(fā)板會將行程當中保存的數(shù)據(jù)記錄在SD卡當中，最后由公交公司的員工將SD卡中的數(shù)據(jù)取出，作為考核該司機的依據(jù)。

　　3 公交車停站時間監(jiān)控系統(tǒng)測試實例

　　筆者使用窮舉法，試驗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的停站方式時候的違規(guī)與否。

　　情況l。報站、開門、等待5s(在成形系統(tǒng)中，將設定為15s，在此模擬測試系統(tǒng)中，為了演示方便，設定停站時間為不少于5s)、關門。圖3為測試實拍圖：

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

　　情況2。報站、開門、等待不足5s、關門。圖4為測試實拍圖：

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

　　情況3。開門、報站、關門。(開關門間時間間隔大于5s)圖5為測試實拍圖：

　　開門與報站順序顛倒是錯誤的操作，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)超過了三次，在顯示屏左下角顯示“FAILED”，表明此趟行車過程，司機未能按要求停站。

　　情況4。報站、報站、開門、關門。(開關門時間間隔大于5s)，圖6為測試實拍圖：

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

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

　　4 結(jié)語

　　本文提出的公交車停站時間監(jiān)控系統(tǒng)，采用嵌入式系統(tǒng)，通過鍵盤模擬報站、開關門信號，分析車輛是否違規(guī)，并對全程的違規(guī)停靠站次數(shù)進行統(tǒng)計，記錄全程時問軸，最終由顯示設備將?？看螖?shù)以及未停站的次數(shù)顯示出來。另有通過顯示設備調(diào)看全程的?？繝顩r時間軸的功能。本系統(tǒng)的優(yōu)點在于：首先，它有一定的容錯功能，若司機全程被記錄的違規(guī)次數(shù)在3次以內(nèi)，將不予對其進行調(diào)查。第二，本監(jiān)控裝置設計比較人性化，在記錄違規(guī)數(shù)據(jù)的同時，系統(tǒng)會記錄每個加減速、開關門和報站的時刻，形成時間軸。考慮到汽車實際運行過程中可能出現(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，在司機接受調(diào)查需要進行解釋時，可作為佐證。第三，嵌入式系統(tǒng)提供了很多其它擴展端口，可以方便實際使用中添加所需的擴展功能。當然，就實際應用而言，本公交車停站時間監(jiān)控系統(tǒng)的功能還稍顯單一，比如停車地點的因素就未加考慮，若將本設計的時間監(jiān)控系統(tǒng)嵌入一個GPS定位系統(tǒng)(目前在許多城市已投入公交車載應用)，這樣在實現(xiàn)停車時間監(jiān)控的同時，也可監(jiān)測公交車是否在指定站點停車。