基于ARM的红外光汽车速度管理系统研究

　　由于uclinux 2.4.x内核为非抢占式，进程时间片为10ms，本身实时性并不高。但由于本系统中只有一个高实时性任务----车辆通过信号的捕获，因此，可通过TIMER1设备驱动程序操作LPC2294上的定时器实现CAP1.0脚信号的双边沿捕获。TIMER1设备驱动由驱动程序初始化函数、清除函数、设备信息结构体，open、release、read、ioctl等方法以及中断服务程序等构成。uclinux系统在加载内核模块时首先会执行初始化函数timer1_init( )，通过调用result = register_chrdev (MAJOR_NR, DEVICE_NAME , timer1_fops)注册字符设备;并依据返回值result判断设备注册是否成功；在内核卸载模块时，执行清除函数timer1_cleanup( )，通过调用unregister_chrdev(MAJOR_NR, DEVICE_NAME)注消字符设备。设备信息结构体用来描述该设备的open、release、read等操作方法：其中，在系统和应用程序首次使用此定时器时，首先执行timer1_open(struct inode *inode, struct file *filp) 方法调用request_irq(IRQ_timer1, timer1_irq_handle, SA_INTERRUPT, "my" DEVICE_NAME, NULL)函数进行中断响应函数注册，配置定时器T1IR、T1PR、T1TC、T1TCR等寄存器完成定时器初始化，使用中断开关函数local_irq_save()和local_irq_restore()来控制临界区；最终由uclinux系统接收硬件中断并调用中断服务程序；当系统和应用程序不再使用该定时器时调用timer1_release(struct inode *inode, struct file *filp)进行关闭和释放。中断服务程序timer1_irq_handle(int irq,void *dev_id,struct pt_regs *regs)完成清除中断源、定时器计数器复位以及通过uclinux提供的宏inl(T1CR)读取捕获寄存器中计数器的值并调用系统函数copy_to_usr()将数据从内核空间拷贝至用户空间。最后，将设备驱动程序timer1. c复制到linux-2.4.x/driver/char目录下，在timer1.c中加入函数timer1_init()完成设备的注册。在mem.c文件中添加timer1_init()外部函数说明，在chr_dev_init()函数添加timer1_init()调用，编译得到新内核[4]。

　　3.3 MiniGUI 移植

　　目前，嵌入式Linux 平台下常见的 GUI 系统有： MicroWindows、QT/Embedded、XWindows、OpenGUI、MiniGUI 等多种选择。从易用性、跨平台性以及开发成本等多方面因素考虑，本文采用飞漫公司的MiniGUI 实现GUI 人机交互图形界面的开发[5]。为方便调试，采用VMware 软件在windows 系统下建立linux 平台的宿主机，进入linux 环境，从www.minigui.com 上下载函数库源代码包libminigui-str-1.6.2.tar.gz 和资源文件包minigui-res-str-1.6.tar.gz 并展开。

　　MiniGUI 为实现其跨平台特性，采用GAL（图形抽象层）和IAL（输入抽象层）将MiniGUI上层和操作系统隔离开。因此，首先创建lcdgal.c 文件，参考native 图形引擎数据结构和Framebuffer 驱动程序按照GAL 接口编写接口函数；然后将液晶驱动程序lcddriver.clcddriver.h 及LPC2294 的头文件lpc2294.h 放在libminigui 下的/src/gal/native 目录下并修改Makefile.am 文件。在libminigui 的/src/ial 目录下添加ialinput.h 和 ialinput.c 编写IAL 接口函数，并添加触摸屏控制器驱动程序fm7843.c、fm7843.h 到/src/ial 目录，同时修改Makefile.am文件。加入MINIGUI 扩展库libmgext 支持，以Threads 模式交叉编译并将得到的MiniGUI静态链接库与交叉编译后的用户应用程序进行链接，生成可在目标板上运行的目标文件，最后在移植好的uclinux 系统上安装运行MiniGUI 所需的资源文件。

　　3.4 用户界面设计

　　用户界面主要包括一个主窗体用来显示速度信息以及一个为车辆速度报警而设定的对话框。以MniniGUIMain( int argc, const char* argv[ ] ) 为入口，定义显示区域，使用CreateThreadForMainWindow( )函数创建了两个并发的线程，定义线程的入口函数地址并返回线程标识符；在主线程中配置完成对timer1 的初始化操作，通过hMainWnd =CreateMainWindow( Createinfo ) 创建主窗体并配置Createinfo 的各项属性， 调用ShowWindows( hMainWnd, SW_SHOWNORMAL )函数显示窗体作为用户主界面，最终进入消息循环。监视线程和主线程同时启动，此后，监视线程在后台对车速信息数据进行实时监控，并通过SendMessage( )向主线程发送相应的消息。消息的处理与超速报警判定可在主窗体窗口过程函数SpeedWinProc( )中实现。主窗体中的SET和About 下拉菜单通过CreatMenu( )和CreatePopupMenu( )函数实现，分别用于弹出速度设定对话框和系统说明对话框。将菜单句柄赋给主窗体的hMenu 属性并在窗体过程函数中加入对应菜单的处理代码，当菜单被管理者点击时，该窗体会收到相应的MSG_COMMAND 消息，系统根据消息执行相应菜单下的速度设定处理程序或系统说明显示程序。在速度设定对话框中，按钮使用普通“确定/OK”按钮CTRL_BUTTON，两个静态框CTRL_STATIC 分别标识两个单行编辑框CTRL_SLEDIT的功能：“上限速度设定”和“下限速度设定”。两个编辑框用来接收管理者输入的上限速度和下限速度。编辑框内的速度设定值通过MSG_GETTEXT 消息由CTRL_COOLBAR 控件实现的数字按钮输入。各控件的创建通过以控件类名调用Createwindow 函数实现。

4 结论

　　调制式红外光汽车速度识别系统，不仅能准确测出汽车车速状况，其测速信息还能避开“电子狗”式的反测速装置捕捉，使违章车辆难以逃避处罚，对提高交通管制的质量、消除事故隐患、保证人民群众的生命财产安全具有重要作用，并可用于其他测速场合，应用前景非常广阔。由于感应头仅对38 kHz 的调制红外光敏感, 其他红外光对其几乎无作用, 因此，系统具有较强的抗干扰能力。系统采用了ARM 嵌入式处理器、uclinux 操作系统以及触摸屏，不但人机交互性好，而且升级和扩展能力强，工作稳定，具有较大的应用前景。