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                        開發可變情報板控制系統軟件(java+linux)

                        添加時間:2020/01/13 來源:西安電子科技大學 作者:楊旭東
                        本文首先對當前交通擁擠的情況做以簡單介紹,基于此情況提出了可變情報板的作用,可變情報板不僅可以實時的給監控中心提供道路交通情況,也可以給駕駛員提供當前道路信息,及時將道路交通信息反饋給管理人員。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          近年來我國經濟水平飛速發展,道路運輸得到了迅猛的發展。準確、高效地提供和發布高速公路的交通信息,確保交通暢通,給駕駛員營造一個安全可靠的行車環境是當前道路運輸部門首要解決的問題;诖,ITS(IntelligentTransportation System)智能交通系統應運而生。LED 可變情報板系統作為 ITS 的主要信息發布手段,具有非常重要的使用價值和研究價值。

                          本文研究的基于 Java 和 Linux 的可變情報板控制系統軟件分為情報板操作軟件和嵌入式控制軟件兩部分,情報板操作軟件采用 Java 語言編寫,在 PC 機上實現了人機交互界面,情報板控制軟件以 Linux 操作系統作為其運行環境,運行在高性能 ARM 處理器上。本文首先對情報板系統軟件開發環境進行簡單介紹,然后講述了情報板操作軟件的各模塊的功能和詳細設計,其中包括界面布局、文件編輯、以太網通信和串口通信等內容。其次,詳細介紹了情報板控制軟件各功能模塊的設計,其中包括數據通信模塊、命令處理模塊、文件解析模塊和顯示控制模塊。

                          最后對 Linux 環境中涉及的進程間通信技術、文件鎖技術進行了簡單介紹。本文的研究工作已應用于實際項目,可以給可變情報板系統的進一步研究提供重要參考。

                          關鍵詞:嵌入式,可變情報板系統, Linux, Java

                        ABSTRACT

                          In recent years,with the rapid development of China’s economy and the soar of road transport.As the premise to raise the level of economy,road transport has gained great attention by the relevant state departments. To provide and disseminate accurate and effective traffic information of highway,to ensure smooth flow of traffic, and to build a safe and reliable driving environment of the drivers are the most pressing issues of road transport department currently.Therefore,ITS (Intelligent Transportation System) came into being.Nowadays,with the development of science and technology,ITS has soon occupied important position in road management since its advent. LED CMS (Changeable Message Signs) system,which as an indispensable part of ITS,has very significant value of utilization and research.

                          In this paper,based on Java and Linux,CMS control system is pided into client and server parts, the client part uses the Java language,to realize the human-machine interaction interface in the PC.The applications of the server part utilize the Linux operating system as its development platform, running on high-performance ARM processor. Firstly, this paper gaves a brief introduction of developmental environment of CMS system.And then illustrutates the client software implementation process,including interface layout, document editing, Ethernet communication and serial communication and so on. Furthermore, according to the pision of the software functions,the paper gives a detailed description of the server-side software implementation process. At last, an outlook of inter-process communication technology and file locking technology of the server is involved.The results of this paper are already in use, and this research may provide an important reference of further study of CMS system.

                          Keywords:Embedded, CMS system, Linux,Java

                          近年來,我國經濟實力突飛猛進,隨之而來的道路交通也迅速發展,雖然我國在道路交通方面做了巨大努力,在道路設施等方面投入大量的資金,但交通擁擠的問題已經迫在眉睫。有數據顯示,截止 2013 年上半年,我國機動車車輛數量和司機人數持續增長,國內機動車總量高達 2.52 億,中小型汽車約占 89.3%。全國駕駛員人數高達 2.67 億,其中中小型汽車人數高達 92.1%。

                          我國道路交通擁擠問題使得道路交通安全事故頻繁發生。截止 2012 年,全國共有 8500 多萬起交通安全事故發生,十年來,因交通事故死亡的人數永居世界第一。道路交通事故不僅給社會家庭帶來重大災難,也給國家的經濟效益帶來了巨大的損失。為了緩解交通壓力,減少更多的人員傷亡,需要采用合理的技術手段有效地解決交通擁擠的問題。

                          智能交通是一個基于現代電子信息技術面向交通運輸的服務系統。它的突出特點是以信息的收集、處理、發布、交換、分析、利用為主線,為交通參與者提供多樣性的服務。在該系統中,車輛靠自己的智能在道路上自由行駛,公路靠自身的智能將交通流量調整至最佳狀態,借助于這個系統,管理人員可以清楚地掌握道路、車輛的行蹤等信息。由于 LED 情報板集成了 LED 顯示屏、微處理器、通信接口以及邏輯數字器件等部分,能夠高效準確地完成信息傳播等任務,所以 LED情報板作為智能交通中信息發布的重要手段,被廣泛使用在城市交通、高速公路等重要領域。

                          目前,國內外對可變情報板的研究已經逐步深入?勺兦閳蟀逵虚T架式和移動式多種產品,前者主要用于固定在高速公路入出口處的門架上,給駕駛員提供道路及天氣信息;后者用于在緊急情況下,通過車載形式顯示道路安全情況,維護道路暢通。

                          國家經濟的發展對道路運輸提出了更高的要求,同時也需要加大力度減少交通事故帶來的人員傷亡等問題?勺兦閳蟀迨墙Y合了傳感器技術、高速數據通信技術、數據處理技術以及控制技術等而形成的一套高效、實時、準確的道路交通信息發布系統,它可以根據需求采用有線/無線的通訊方式提供道路信息?勺兦閳蟀逑到y一般由監控系統、數據傳輸系統、情報板顯示控制系統三個部分組成,監控系統以發送命令的方式對可變情報板顯示系統進行遠程監控。由于這些優點,可變情報板系統在道路交通方面占據重要地位,可以方便地疏導交通、提供道路以及天氣等信息,有效的減少了交通事故的發生頻率。

                          可變情報板系統承載著信息傳輸、狀態監測等重要任務,國內外研究人員對可變情報板系統的研究日新月異。研究過程中對于情報板的材料選取、頻率刷新、尺寸選取、安裝位置等有嚴格的要求。根據不同的需求,顯示屏可以顯示紅、黃、橙等不同色彩,顯示色彩和亮度的搭配可以提高顯示屏的可視性,提高誘導效果。

                          由于情報板使用范圍廣泛,其安裝環境各不相同,既可以應用在人流量較大的都市,也可以應用在環境偏僻的山區。不同的應用場合決定了情報板顯示內容的刷新方式有所差異,在智能交通系統中,過快的內容刷新可能給駕駛員的視覺分辨造成影響,過慢則可能造成信息的丟失等問題。故而不同場合下選擇合理的顯示屏的內容刷新方式是非常重要的。情報板基本以漢字顯示為主,不同的點陣以及屏體的大小會影響到顯示屏的顯示效果,所以合理的選擇屏體尺寸不僅可以使得顯示屏美觀得體,也可以提高顯示屏的可視性。工作環境的不同以及環境光照強度的變化對顯示屏的亮度提出了一定的要求,所以在特定的季節和時段內需要調整屏體的亮度,以獲取最佳的文字顯示效果。

                          隨著科技技術的不斷進步,可變情報板系統也有了非常大的提升,我國的可變情報板技術位居世界前列。但情報板作為一種信息傳遞和交通管理的工具,它需要功能強大的硬軟件基礎,也需要非常穩定的系統支持,所以對可變情報板系統軟硬件的深入研究可以為情報板的研究與應用積累寶貴經驗。

                          LED 可變情報板系統由情報板操作軟件和情報板控制軟件兩部分組成,情報板操作軟件采用 Java 語言編寫,選用 SWT/JFace 軟件工具包完成了播放表編輯軟件的實現,JFace 創建在 SWT 之上,提供了強大的用戶界面組件,情報板操作軟件的 UI 界面就采用 JFace 設計,其中涉及出字方式、顯示速度、顯示內容、事件處理等信息的設置。事件處理包括文件的打開和保存,動畫顯示等。以太網通訊部分包括通訊網絡的建立連接、命令的發送和接收,以及播放表文件的上傳和下載。情報板控制軟件以高性能 ARM 處理器為核心,運行在 Linux 操作系統中,采用 C++語言編寫。根據軟件功能可分為以太網通信、數據接收和發送、命令處理、顯示控制和文件解析等五個重要模塊。

                        開發可變情報板控制系統軟件(java+linux):

                        播放表內容編輯界面
                        播放表內容編輯界面

                        播放表通信控制界面
                        播放表通信控制界面

                        播放表編輯軟件通信界面
                        播放表編輯軟件通信界面

                        目錄

                          摘要
                          ABSTRACT
                          插圖索引
                          表格索引
                          符號對照表
                          縮略語對照表
                          目錄
                          第一章 緒論
                            1.1 論文研究背景
                            1.2 論文研究意義
                            1.3 研究現狀
                            1.4 論文研究內容
                          第二章 系統架構及開發平臺簡介
                            2.1 情報板操作軟件軟件平臺介紹
                              2.1.1 Java 應用程序
                              2.1.2 GUI 開發工具包
                              2.1.3 事件處理
                            2.2 情報板控制軟件平臺介紹
                              2.2.1 嵌入式 Linux 系統簡介
                              2.2.2 嵌入式 Linux 關鍵技術
                              2.2.3 嵌入式處理器的選擇
                          第三章 情報板操作軟件的設計與實現
                            3.1 內容編輯界面介紹
                            3.2 通信控制界面介紹
                            3.3 業務邏輯層介紹
                            3.4 數據層介紹
                            3.5 Java 中以太網通訊的實現
                              3.5.1 通信設置界面介紹
                              3.5.2 套接字通信介紹
                              3.5.3 客戶端通信流程
                              3.5.4 通信協議簡介
                              3.5.5 數據發送和接收
                            3.6 Java 中串口通訊的實現
                              3.6.1 Java 串口通信簡介
                              3.6.2 串口通信類的實現
                          第四章 可變情報板控制軟件的設計與實現
                            4.1 可變情報板控制軟件設計簡介
                            4.2 可變情報板控制軟件的實現
                              4.2.1 初始化進程
                              4.2.2 以太網通信類 Socket
                              4.2.3 幀解析類 FrameParser
                              4.2.4 文件解析類 DocParser
                              4.2.5 顯示控制類 Transition
                            4.3 進程通訊及信號機制
                            4.4 文件鎖機制
                          第五章 總結
                            5.1 全文工作總結
                            5.2 可變情報板系統的展望
                          參考文獻
                          致謝
                          作者簡介
                            1.基本情況
                            2.教育背景
                            3.攻讀碩士學位期間的研究成果

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