基于嵌入式系统的公交车停站时间监控系统

　　O 前言

　　公交车停靠站是公交车运营的一个重要环节，好的公交车停靠站系统能够方便广大居民的出行，然而据笔者调查，包括笔者所在地武汉在内，苏州、沈阳、西安、深圳、南宁、重庆、成都、海口等众多全国大中型城市的公交车不规范停靠站现象普遍。公交车停站不规范主要

　　表现在不遵守停站规范，比如停站时间过短，到站不报站等等。由此看来，如果能实现对于公交车停站时间的监控，则可在很大程度上规范公交车的停站行为。鉴于嵌入式系统较为强大的功能和便于扩展功能的特性，笔者认为可以将嵌入式系统用于制作公交车停站时间监测设备，帮助解决这个社会问题。本文主要就公交车停站时间监控系统的设计展开讨论。

　　1 公交车停站时间监控系统的硬件设计

　　笔者选择Friendly Arm mini2440开3发板，并基于该开发板来实现模拟监控系统。Friendly Arm mini 2440是一款低价实用的ARM9开发板，板载Samsung S3C2440微处理器，该处理器主频达到400MHz，板上安装的嵌入式操作系统为Linux.kernel-2.6.29内核外加Qtopia-2.2.0图形界面。由于该内核已经包含了开发板上各个接口的驱动，因而不用再为板上的按键和接口写驱动，除此之外该板还具有以下特性适合于该系统的开发：在板64M SDRAM内存，保证程序流畅运行;有SD卡插槽，可外接SD卡存储数据;接口丰富，方便功能拓展;开发板提供丰富的用户按钮，方便模拟公交车上的按钮。此外，笔者还使用了一块3.5英寸的LCD触摸屏，用于实时显示停站信息。由于本文所完成的是一个模拟系统，并不是真正安装在公交车上的成型系统，笔者还是用了一台PC机，以存放软件运行所需要的库。

　　

　　图1为系统在运行当中各个部件的连接图，在模拟过程当中，PC机起着重要的作用，它提供整个系统板程序运行过程中所需要的函数库，通过网线动态地传输到系统板。COM口提供一个PC机控制系统板的接口，可以通过PC机自带的超级终端和系统板实现异步串行通信，向系统板发送指令。SD卡插则为系统运行结束后的数据保存提供保证，系统最后会将司机整个过程中的操作以Excel表格的形式存放在SD卡中，有了备份数据后公交管理部门就能给司机的业绩考核提供一个依据，以此监督司机进行正常操作。

　　2 公交车停站时间监控系统的软件设计

　　在软件方面，在基于x86架构的PC机上用QtCreator进行编程，考虑到开发板板载系统是Linux，所以在PC机上使用的操作系统是Linux众多发行版中的一个Ubuntu。之所以选择Ubuntu而不是fedora或者Redhat是因为其界面更加友好，而且在安装了必要的库后完全可以进行嵌入式开发。由于开发板是基于ARM架构的，所以使用基于x86架构的PC机编译的代码是无法在开发板上运行的，需要通过ann-linux-gcc对代码进行交叉编译，以生成能在开发板上运行的程序。

　　针对该开发板，笔者编写了一个图形化的应用程序，以实现设定的事件处理逻辑，其主要流程图如图2所示。

　　

　　通过该程序实时监控司机在整个线路运行当中的操作，程序实现触摸屏和按键双事件响应，大大方便了司机的操作。通过按键、触摸屏映射的事件来判断每一次司机针对公交车的操作有没有违规，如果有违规现象，记录下来，在所有情况之下都记下司机的操作事件类型(开门、关门、加减速等)，以及时间(由开发板上的实时时钟给出时间)。当一趟线路结束后，开发板会将行程当中保存的数据记录在SD卡当中，最后由公交公司的员工将SD卡中的数据取出，作为考核该司机的依据。

　　3 公交车停站时间监控系统测试实例

　　笔者使用穷举法，试验可能遇到的所有按钮按下的情况，看该系统能否正确判断笔者所试验的停站方式时候的违规与否。

　　情况l。报站、开门、等待5s(在成形系统中，将设定为15s，在此模拟测试系统中，为了演示方便，设定停站时间为不少于5s)、关门。图3为测试实拍图：

　　

　　开关门之间的间隔大于5s，关门行为属于正确操作。系统做出正确的判断。

　　情况2。报站、开门、等待不足5s、关门。图4为测试实拍图：

　　

　　开关门之间的间隔小于5s，关门行为属于违规操作，系统做出了正确的判断。

　　情况3。开门、报站、关门。(开关门间时间间隔大于5s)图5为测试实拍图：

　　

　　开门与报站顺序颠倒是错误的操作，系统做出了正确的判断。此外，我们还注意到，系统记录的违规次数超过了三次，在显示屏左下角显示“FAILED”，表明此趟行车过程，司机未能按要求停站。

　　情况4。报站、报站、开门、关门。(开关门时间间隔大于5s)，图6为测试实拍图：

　　

　　重复报站会出现报站混乱的情况，造成信息混淆，属于违规情况，系统做出了正确的判断。

　　对于以上四种情况，该系统都做出了正确的判断，经检测，系统逻辑判断功能正常。

　　4 结语

　　本文提出的公交车停站时间监控系统，采用嵌入式系统，通过键盘模拟报站、开关门信号，分析车辆是否违规，并对全程的违规停靠站次数进行统计，记录全程时问轴，最终由显示设备将停靠次数以及未停站的次数显示出来。另有通过显示设备调看全程的停靠状况时间轴的功能。本系统的优点在于：首先，它有一定的容错功能，若司机全程被记录的违规次数在3次以内，将不予对其进行调查。第二，本监控装置设计比较人性化，在记录违规数据的同时，系统会记录每个加减速、开关门和报站的时刻，形成时间轴。考虑到汽车实际运行过程中可能出现的突发情况，比如乘客突发疾病、车子发生故障等等，在司机接受调查需要进行解释时，可作为佐证。第三，嵌入式系统提供了很多其它扩展端口，可以方便实际使用中添加所需的扩展功能。当然，就实际应用而言，本公交车停站时间监控系统的功能还稍显单一，比如停车地点的因素就未加考虑，若将本设计的时间监控系统嵌入一个GPS定位系统(目前在许多城市已投入公交车载应用)，这样在实现停车时间监控的同时，也可监测公交车是否在指定站点停车。