1 系統(tǒng)組成及工作原理

基于GPRS網(wǎng)絡的城市交通控制數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一個分布式、集散型、網(wǎng)絡化、全開放的監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控中心、GPRS／Internet通信網(wǎng)絡以及具有GPRS功能的路口智能交通信號機組成，如圖1所示。

整個系統(tǒng)運行于客戶／服務器模式，監(jiān)控中心內(nèi)部通過以太網(wǎng)將通信服務器、數(shù)據(jù)庫服務器及監(jiān)控工作站等設備互連。監(jiān)控中心在軟件系統(tǒng)的控制下，實時接收處理來自各路口智能交通信號機的交通量信息、當前工作狀態(tài)以及信號配時方案等各種數(shù)據(jù)[4]，在監(jiān)控中心的LED多媒體顯示屏及中心監(jiān)控終端上顯示信號機位置、運行狀態(tài)及相關信息。同時，監(jiān)控中心的通信服務器也可以向各路口信號機下傳各種控制指令和優(yōu)化的信號配時參數(shù)，實現(xiàn)對整個分布式智能交通信號機狀態(tài)的監(jiān)視和控制。通信服務器可以由已接入Internet的計算機擔當，完成TCP／UDP鏈路建立、維護、數(shù)據(jù)接收、存儲以及圖像的監(jiān)控等。

路口交通信號機為全自動智能設備，可以通過短信、數(shù)據(jù)有無檢測、響鈴、預設時間等多種方式啟動GPRS撥號程序接入Internet，主動與監(jiān)控中心的通信服務器建立TCP或UDP連接，并向通信服務器傳輸數(shù)據(jù)或圖像，實現(xiàn)城市交通信號的數(shù)據(jù)傳輸。

2 智能交通信號機的硬件構成

具有GPRS功能的智能交通信號機主要由ARM微處理器模塊、GRPS無線通信模塊、存儲模塊、電源晶振模塊、交通信號機以及JTAG調(diào)試接口等模塊組成，其結(jié)構框圖如圖2所示。

2.1 ARM微處理器模塊

ARM微處理器模塊是智能交通信號機的控制核心，負責交通信號機的數(shù)據(jù)采集、存儲處理數(shù)據(jù)、GPRS通信等工作。根據(jù)智能交通信號機低功耗的要求，選用三星公司的S3C44BOX[5]。它是一款基于ARM7TDMI內(nèi)核精簡指令系統(tǒng)的32位高速處理器，工作在66MHz，支持Thumb(16位)／ARM(32位)雙指令集，能很好地兼容8位／16位器件，具有性價比高、功耗低、體積小、可靠性高等特點。S3C44BOX提供了對兩個串口Uart0和Uart1的直接支持。在本系統(tǒng)中，一個串口用于與GR47模塊通信，同時在調(diào)試應用程序時需要另一個串口與PC機相連，以保證程序正常運行。

2.2 GPRS無線通信模塊

GPRS無線通信模塊是整個系統(tǒng)的通信基礎，采用Sony-Ericsson公司的可編程無線通信模塊GR47[6]，它提供RS232口，可以用AT指令進行控制。GR47具有GPRS和SMS兩種無線數(shù)據(jù)傳輸通道，可以快速、安全、可靠地實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、語音傳輸、短消息服務，可以工作在900MHz和1800MHz兩個頻段。在GPRS網(wǎng)絡狀態(tài)良好的情況下，優(yōu)先通過GPRS通信方式將智能交通信號機所在位置、交通流以及運行狀態(tài)等信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心并接收來自監(jiān)控中心的指令。與此同時，GR47不斷輪回檢查GPRS網(wǎng)絡狀態(tài)，當出現(xiàn)網(wǎng)絡擁塞、GPRS未覆蓋或者中心工作人員誤操作導致TCP／IP連接斷開時，會立刻切換到SMS方式直至TCP／IP重新連接上。

2.3 存儲模塊

FLASH存儲器存放系統(tǒng)啟動代碼、嵌入式操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、應用程序的代碼或其他在系統(tǒng)掉電后需要保護的用戶數(shù)據(jù)等。選用SST公司16位數(shù)據(jù)帶寬的SST39VF160，它具有2MB的存儲容量，工作電壓為2.7V～3.6V，其地址線A0～A20分別與S3C44BOX的地址線ADDR1～ADDR2相連。SDRAM存儲器是系統(tǒng)運行時的主要區(qū)域，系統(tǒng)及用戶數(shù)據(jù)、堆棧均位于SDRAM存儲器中，其存儲速度大大高于FLASH存儲器，且具有讀／寫的屬性。

2.4 電源、晶振模塊

電源電路由3塊DC-DC轉(zhuǎn)換器(9V～5V，5V～3.3V，5V～2.5V)組成，分別給外圍電路、CPU的I／O和S3C44BOX內(nèi)核供電。10MHz晶振為系統(tǒng)提供工作時鐘，通過片內(nèi)PLL電路倍頻為66MHz作為微處理器的工作時鐘。

2.5 交通信號機

交通信號機是交通控制系統(tǒng)的重要組成部分。它在ARM微處理器S3C44BOX的協(xié)調(diào)下執(zhí)行監(jiān)控中心下傳的控制指令如關燈、閃光、全紅、手動步進等，也可以在無中心控制的條件下進行信號機單點自主時段控制。信號機運行時可連續(xù)、準確地采集大量現(xiàn)場交通數(shù)據(jù)，并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過對交通數(shù)據(jù)的采集、存儲和處理，不僅可以直接用于交通控制，還可以為交通指揮調(diào)度和城市交通規(guī)劃提供準確科學的量化依據(jù)。智能交通信號機采用芯片16C550實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串／并擴展，其8根數(shù)據(jù)線D0～D7連接到微處理器S3C44BOX對應的D0～D7，交通信號機通過MAX232標準串口與微處理器實現(xiàn)雙向高速數(shù)據(jù)交換。