【正文】 2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能公交站牌系統(tǒng)摘 要城市的發(fā)展日新月異，隨著許多新建小區(qū)大量出現(xiàn)，公交線路也日漸增多，給人們的出行帶來(lái)了極大便利的同時(shí)，也給人們?nèi)绾芜x擇出行乘車線路造成一定的困難，特別是在旅游城市尤其如此。因此，開(kāi)發(fā)智能化的公交站牌系統(tǒng)非常必要，它不僅可以給市民游客的乘車提供向?qū)В瑫r(shí)可以對(duì)外展現(xiàn)城市的現(xiàn)代風(fēng)貌，體現(xiàn)出一個(gè)城市公交信息數(shù)字化和信息化的發(fā)展水平?；赯igBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能公交站牌系統(tǒng)作為一個(gè)有實(shí)際意義的嵌入式電子產(chǎn)品，也是很多公共場(chǎng)所的必備產(chǎn)品，用途十分廣泛。智能公交站牌系統(tǒng)能幫助人們方便查詢公交線路，提供許多當(dāng)?shù)氐穆糜沃改?，給乘客帶來(lái)了極其方便，滿足了人們生活的需求。本人所開(kāi)發(fā)的“基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能公交站牌系統(tǒng)” 通過(guò)在UPTECHPXA270S硬件平臺(tái)上移植Linux 內(nèi)核的操作系統(tǒng)，使用Qt4編程語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)智能公交站牌系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用層軟件，實(shí)現(xiàn)了公交查詢的完整功能，公車到站提醒報(bào)站系統(tǒng)，同時(shí)具有音視頻播放、IC卡查詢、旅游導(dǎo)航等功能，還可以查看近日的天氣情況。本文論述了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能公交站牌系統(tǒng)在Linux平臺(tái)上的完整實(shí)現(xiàn)方案。關(guān)鍵詞: 嵌入式Linux 智能公交站牌系統(tǒng) ZigBee QTIntelligent Bus Nameboard System based on ZigbeeABSTRACTThe rapid development of the city, with many new munity copious, bus lines also grows, people travel has brought about tremendous convenience at the same time, also how to choose a trip by bus line caused certain difficulties, particularly in tourist areas. Therefore, the development of intelligent bus transit system is essential, not only to public visitors travelling provides Wizard, at the same time can reveal the city39。s modern style, reflect an urban public transport information in electronic and information technology to the level of development. Based on ZigBee wireless network of intelligent public transport operating system as a practical embedded electronics, too many public places of essential products, uses. Smart bus transit system will help people easily query bus lines, provides a number of local tourism guide, giving passengers a tremendous convenience to meet the needs of people39。s lives. I have developed based on ZigBee wireless network operating system for smart bus by UPTECHPXA270S hardware platform Porting Linux kernel of the operating system, use the Qt4 programming language to develop smart bus transit system related application layer software, enable the full functionality of transit query, the bus to stop alerting systems, both audio and video playback, IC card queries, tourism navigation capabilities, you can also view recent weather conditions. This article discusses the design and development based on ZigBee wireless network operating system for smart bus on the Linux platform of full implementation. Key word: Embedded Linux Intelligent Bus Nameboard System Zigbee QT目 錄摘要 IABSTRACT II1 緒論 1 項(xiàng)目背景 1 項(xiàng)目來(lái)源 1 需求分析 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 可行性分析 2 硬件平臺(tái)技術(shù)支持的可行性分析 2 軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)的可行性分析 32 系統(tǒng)方案 4 主要功能 5 產(chǎn)品參數(shù)與指標(biāo) 6 系統(tǒng)模塊 7 模塊功能詳細(xì)描述 83 實(shí)現(xiàn)原理 10 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)原理 10 視頻播放實(shí)現(xiàn)原理 10 Zigbee實(shí)現(xiàn)原理 10 非接觸式射頻感應(yīng)IC卡讀卡原理 114 硬件設(shè)計(jì) 13 系統(tǒng)模塊與硬件設(shè)計(jì) 13 開(kāi)發(fā)平臺(tái)PXA270 13 觸摸液晶屏 14 Zigbee CC2430 15 射頻IC卡RC500 165 軟件設(shè)計(jì) 17 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 公交查詢流程設(shè)計(jì) 18 Zigbee應(yīng)用 19 IC卡應(yīng)用 20 視頻播放設(shè)計(jì) 21 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)計(jì) 21 旅游導(dǎo)航流程設(shè)計(jì) 22 圖片瀏覽功能設(shè)計(jì) 236 交叉編譯與環(huán)境配置 24 Linux內(nèi)核裁剪與燒寫 24 編譯QTE源碼 25 交叉編譯與環(huán)境配置 26 移植運(yùn)行庫(kù)和字體庫(kù) 26 設(shè)置開(kāi)發(fā)板連接以太網(wǎng) 27 運(yùn)行程序 277 系統(tǒng)測(cè)試 28 系統(tǒng)測(cè)試方案 28 公交查詢測(cè)試 28 視頻測(cè)試 28 Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試 28 圖片瀏覽測(cè)試 29 IC卡測(cè)試 29 設(shè)備測(cè)試 29 測(cè)試數(shù)據(jù) 30 結(jié)果分析 31 系統(tǒng)主頁(yè)面 31 公交查詢 33 報(bào)站系統(tǒng) 40 IC卡查詢 41 珠海導(dǎo)航 42 天氣預(yù)報(bào) 478 總結(jié) 48參考文獻(xiàn) 49附錄 50謝辭 52 531 緒論 項(xiàng)目背景 項(xiàng)目來(lái)源隨著世界日新月異的發(fā)展，人們生活水平的飛速提升，為了建設(shè)更加智能化的公共基礎(chǔ)設(shè)施，各類電子信息服務(wù)系統(tǒng)如雨后春筍般的設(shè)置在了城市的各個(gè)信息匯聚點(diǎn)，為普通老百姓提供著更為方便、貼心的公共服務(wù)。對(duì)于城市中大多數(shù)老百姓而言，日常所熟知的，只是某個(gè)城市中的某個(gè)區(qū)域。除上、下班或經(jīng)常通過(guò)的路線外，更多的是無(wú)從了解。那么，面對(duì)城市中龐大的交通網(wǎng)絡(luò)，難免會(huì)為出行的路線煩惱?！盎赯igBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能公交站牌系統(tǒng)”的實(shí)現(xiàn)，不僅能找到正確的路線，幫助人們“行”得通，亦能提供各種不同的服務(wù)，使人們“行”得更快，“行”得更方便。從而在吸引大家使用公共交通，促使其發(fā)展的同時(shí)，加快了人們生活由“奔小康”向“智能化”邁進(jìn)的步伐。 需求分析隨著信息化的迅速發(fā)展，戶外查詢終端的市場(chǎng)需求，正在迅速擴(kuò)大中。據(jù)不完全調(diào)查顯示，除北京、上海、深圳、杭州等大城市外，少有中小城市已經(jīng)在公交站點(diǎn)設(shè)置類似“智能公交站牌系統(tǒng)”的公交線路查詢報(bào)站終端。而中小城市居民的生活需求早已發(fā)生巨變，大多數(shù)在個(gè)人生活已達(dá)到小康水平的條件下，渴望有著更為方便、快捷的公共服務(wù)。而每天出門乘坐的公共交通便是這公共服務(wù)中必不可少的一部分。那么，在每座城市的公交點(diǎn)設(shè)立“智能公交站牌系統(tǒng)”，正是積極為老百姓提供智能化公共服務(wù)的一種表現(xiàn)，它進(jìn)一步滿足了現(xiàn)今人們的生活需求。在每座城市的公交運(yùn)輸網(wǎng)中，每一個(gè)站點(diǎn)都是“基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能公交站牌系統(tǒng)”的安置點(diǎn)。那么，以每個(gè)城市100個(gè)站點(diǎn)，全國(guó)500個(gè)城市來(lái)粗略計(jì)算，這種智能終端日后的需求量將是非常巨大的。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀類似“智能公交站牌系統(tǒng)”的公交線路查詢報(bào)站終端，國(guó)外已有著相對(duì)成熟的產(chǎn)品，其終端做為一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，在戶外和完全未知使用人群的情況下，所需功能比較完備，界面優(yōu)美，系統(tǒng)運(yùn)作也相對(duì)穩(wěn)定。但在國(guó)內(nèi)，此類查詢機(jī)的開(kāi)發(fā)仍需要進(jìn)一步的努力，成本高，功能不太完備，網(wǎng)絡(luò)化程度不高等等都是我們目前有待解決的主要問(wèn)題。 可行性分析 硬件平臺(tái)技術(shù)支持的可行性分析經(jīng)分析本項(xiàng)目所需的硬件清單如下:表11 硬件清單1. 具有多媒體處理能力的CPU芯片2．較大容量的存儲(chǔ)器3. Zigbee通信模塊4. 真彩LCD顯示器5. IC卡射頻模塊6. 視頻解碼，輸出芯片7. 100M EtherNet 網(wǎng)卡8．音頻解碼，輸出芯片9．USB接口，USB鼠標(biāo)、鍵盤10．串行接口11．供電，及其它輔助芯片根據(jù)上表，需要的硬件模塊在UP－TECHPXA270－S硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上已一應(yīng)俱全。Zigbee模塊支持信號(hào)的發(fā)送與接收，用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信息；語(yǔ)音模塊用于報(bào)站的播放；視頻模塊，對(duì)視頻輸入輸出功能都有著很好的支持；USB主從接口模塊支持U盤讀取功能（）。各種各樣的接口便于本人擴(kuò)展設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，當(dāng)然這為“智能公交站牌系統(tǒng)”在插槽功能，視頻輸出功能，通訊功能等方面提供了很好的硬件條件。在此平臺(tái)上還配制了15英寸的TFT真彩液晶屏，可模擬的充當(dāng)此次項(xiàng)目“智能公交站牌系統(tǒng)”的用戶交互平臺(tái)，支持1024*768的分辨率，顯示精度最高可達(dá)4096*4096。UP－TECHPXA270－S在存儲(chǔ)系統(tǒng)方面也有著很高的配置，內(nèi)置了高性能價(jià)格比的NAND FLASH 64M內(nèi)存，支持大容量的用戶差異圖形圖片文件的存儲(chǔ)。CPU的能力當(dāng)然是毋庸置疑的，Intel Xscale結(jié)構(gòu)芯片的PXA270在各方面都表現(xiàn)了很強(qiáng)悍的能力，在目前市場(chǎng)上來(lái)說(shuō)也是一款很先進(jìn)的處理器芯片。PXA270處理器是Intel公司目前性能最為強(qiáng)勁的移動(dòng)處理器，已經(jīng)成為高端移動(dòng)設(shè)備中最受歡迎的處理器之一。PXA270最高主頻可達(dá)624MHz，它引入了X86架構(gòu)奔騰4系列上的多媒體技術(shù)——MMX技術(shù)，能夠大大提升多媒體處理能力，用戶通過(guò)該技術(shù)可以在VGA上面播放高質(zhì)量的MPGE4視頻；同時(shí)加入了Intel SpeedStep動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，在保證CPU性能的情況下，最大限度地降低移動(dòng)設(shè)備功耗。通過(guò)以上分析，使用UP－TECHPXA270－S作為硬件平臺(tái)支持，可達(dá)到項(xiàng)目預(yù)期的測(cè)試結(jié)果。 軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)的可行性分析軟件開(kāi)發(fā)方面有兩種方案，方案一是移植進(jìn)嵌入式linux的操作系統(tǒng)。嵌入式linux系統(tǒng)穩(wěn)定，功能強(qiáng)大，支持多種硬件平臺(tái)，簡(jiǎn)單易用且開(kāi)放源代碼，可廣泛用于信息家電領(lǐng)域，當(dāng)然應(yīng)用“智能公交站牌系統(tǒng)”這個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)就是再合適不過(guò)了。，其他功能支持如下所示。驅(qū)動(dòng)程序包含串口、100M網(wǎng)口、NORFlash、LCD、觸摸屏、IC卡模塊、USBHOST、USBDEVICE、RTC等多種驅(qū)動(dòng)，支持framebuffer，支持USBHOST，支持QT等圖形系統(tǒng)，支持視頻播放，支持多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。另一個(gè)方案是使用Windows CE作為操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)是一個(gè)高效率的多平臺(tái)操作系統(tǒng)，主要面向PDA和手機(jī)市場(chǎng)。它支持Win32API，為開(kāi)發(fā)人員提供熟悉的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使有經(jīng)驗(yàn)的Windows開(kāi)發(fā)人員可以很快地掌握其開(kāi)發(fā)。但是缺點(diǎn)是對(duì)硬件要求較高，耗電比較大，而且也不是開(kāi)源系統(tǒng)。考慮到開(kāi)發(fā)成本、耗能和開(kāi)源軟件的優(yōu)勢(shì)等問(wèn)題，本項(xiàng)目選用了嵌入式lin操作系統(tǒng)。linux操作系統(tǒng)在內(nèi)核的裁剪與編譯，制定出適合ARM體系的PXA270處理器的操作系統(tǒng)等這些方面的技術(shù)已十分成熟。而在界面開(kāi)發(fā)方面，使用的開(kāi)發(fā)軟件是TROLLTAECH公司的QT