基于CC2640的高速路收费系统设计与实现

发布时间：2020-11-08 15:10

　　 随着科学技术的快速发展,自动化、智能化的嵌入式产品逐渐渗透到人们的日常生活中,成为人们生活中必不可或缺的一部分,同时也对我国的公共设施建设产生十分重大的影响。体积庞大、操作复杂的传统设备不断被嵌入式智能化设备所取代,无法彻底取代的设备也会在原有框架的基础上融合智能化应用转型升级,这其中也包括高速路收费系统,随着智能化设备的引入,人们逐渐从繁重的工作中解放出来,高速路收费系统的工作效率也得到大幅度提高。当前我国的高速公路普遍使用半自动收费管理系统,该系统在工作时,信息采集、费用计算的内容都由智能化产品负责,收费员只需完成费用核对即可完成任务。本设计是一种基于CC2640的高速路收费系统,设计思想是在原有的高速路收费系统的基础上做出改进,以进一步提升工作效率,缓解高速路的交通压力。该系统选用的CC2640芯片是一款功耗低、性能强、通信距离远的蓝牙芯片,其搭载了可独立运行的32位高性能的Cortex M3内核微处理器,可高效处理实时通信任务。系统总体设计从功能需求出发,提出系统硬件的结构框图并设计出硬件主控电路及其外围模块电路,然后根据系统电路的设计方案完成PCB电路板的线路布置,之后结合高速路收费系统的通信协议流程进行软件系统的开发,通信协议的内容包括高速路收费入口通信协议和高速路收费出口通信协议,软件开发的内容包括驱动硬件程序、系统软件程序和上层应用程序,软硬件系统开发完成后通过检测来验证系统的运行状况。本设计的系统从提升工作效率的角度出发,融合了无线通信、状态显示、通信协议等多种技术,可有效提升高速路收费系统的效率。本文最后部分对系统进行了软硬件功能的测试,结果表明基本实现设计方案中提出的需求功能,能够满足高速路收费系统的实际需要。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U495
【部分图文】：

主控芯片和各个模块提供稳定的工作电压；显示模块应选择尺寸较大屏幕，方便客户和工作人员快速得知车辆缴费状态信息；蓝牙模块需选用功耗较低、传输稳定性高、收发灵敏度高、便于开发的蓝牙模块；指示灯模块主要显示系统终端运行状态，包括：正常运行、故障、正在处理中等多种状态，因此使用三色LED灯是比较合适的选择；存储模块用来存储主控芯片接收的数据信息，存储量不需太大，因此高性价比高的存储芯片可以作为选择目标；通信模块是电路中非常重要的部分，根据需求至少设计两个串口模块，其中一个与高速路收费数据接口通信，另外一个蓝牙模块通信。另外，为了减小电路板尺寸同时降低整个系统的功耗，应尽可能选择低功耗贴片式封装的芯片。2.3.2 系统硬件结构根据设计思路，高速路收费系统终端电路设计为两个主板，分别是主控板和显示板，主控板采用两个通信接口模块，指示灯模块采用多组LED灯，显示板电源模块输出两路电源，硬件系统的设计框架如图 2-1、图 2-2 所示。

图 2-2 显示系统结构框图2.4 系统软件设计2.4.1 软件设计思路软件系统设计也是电子产品设计过程中需要考虑的重要内容。根据该系统的组成结构[7]，将软件设计内容分为主控板软件程序、显示板软件程序和CC2640软件程序三个部分。主控板软件程序需要实现与高速路收费数据接口进行数据通信的功能，显示板软件程序驱动显示屏显示信息，CC2640 软件程序则处理与手机端的无线连接、通信。2.4.2 系统软件结构根据上面的设计思路，将系统软件结构分成驱动程序、系统程序和应用程序，其中驱动程序包括定时器设置、I/O口配置、LED灯驱动、LCD显示驱动、UART驱动、CC2640 驱动，这些部分与底层硬件直接接触，提供操作外设硬件模块的

图 2-3 软件系统设计结构框图协议设计议设计思路系统中通信协议也是必须要考虑的内容，是软件系统设计的基数据包传输协议和数据流程协议[8]，按照系统的安全性要求，程应为：数据打包、加密、数据传输、解密、数据拆包，另外需要设置返回响应、超时处理、数据重发等内容；数据流程协之间的通信传输流程，数据流程协议的内容包括：建立连接、信处理、结果返回、断开连接等过程。在通信过程中，传输的为：数据包、应答包、等待包、状态包、特殊功能包等内容，作完成数据传输。议结构设计
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本文编号：2874948