【正文】 .... 34 新建工作區(qū) ................................... 34 生成新項目 ................................... 35 建立文件組 ................................... 37 添加對應(yīng)文件 ................................. 38 開發(fā)板連線 ..................................... 39 系統(tǒng)的維護 ..................................... 40 結(jié)束語 ....................................... 41 參考文獻 ..................................... 42 謝 辭 ....................................... 43 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 1 1 前言 課題 研究 背景 隨著城市人口數(shù)目的增長和現(xiàn)代化程度的提升，公眾對車路交通的質(zhì)量提出了更高的需求，作為車路交通主力軍的車輛必須從安全性，舒適性，便捷性，節(jié)能環(huán)保等方面有更大的提高。嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高以及面向行業(yè)應(yīng)用的突出特征，是一種開發(fā)智能車路系統(tǒng)的可行解決方案。目前，國內(nèi) GPS 語音自動報站系統(tǒng)處于試驗階段 ，僅有北京，廣州、青島等幾個城市采用 GPS 語音自動報站技術(shù)。電流流經(jīng)站牌，觸動內(nèi)部裝置，使 站牌發(fā)送北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 2 出電磁波。 第三種是基于單片機的車路自動報站系統(tǒng)，而這種系統(tǒng)又大致由兩種技術(shù)支持。使用中如果出現(xiàn)錯報，采用手動調(diào)整即可。但是在改變線路或者增加站臺等情況時，修改程序比較復(fù)雜，尤其是 遇到突發(fā)狀況時司機的任何解決突發(fā)狀況的方法都將使該系統(tǒng)不能正常運作，目前該系統(tǒng)在實際中使用較少。 基于 ZigBee無線通信的自動報站系統(tǒng) 好 準確 有 便宜 有 目前應(yīng)用前景最好 . 開發(fā)意義 本產(chǎn)品主要 是針對公交系統(tǒng)，地鐵系統(tǒng)而設(shè)計。對于提高城市交通智能化和信息化具有重要意義。根據(jù)根據(jù)以上分析可以判定硬件部分是可行的。在軟件上，我們覺得最大的難度是對寄存器和外 圍模塊的配置與初始化，幸好周立功 單片機發(fā)展有限公司 那邊提供了一套實驗教程，里面詳細的介紹如何初始化寄存器和外圍模塊等等，這樣大大提高了我們的工作效率。嵌入式系統(tǒng)固化于存儲器中，其可靠性高、成本低、體積小、功耗低。 b) 如遇急轉(zhuǎn)彎等特殊情況，司機可以通過旁邊的控制面板上的按鈕，播報提醒語音來提醒乘客需要注意的事項。 板上自帶 按鍵 功能 說明： a) 板上自帶的 LED1 為系統(tǒng)運行指示燈 ,系統(tǒng)正常運行時 ,此燈會閃爍 , b) 板上自帶的 LED2 為乘客下車指示燈 ,當(dāng)有乘客按下車按鍵時 ,此燈會閃爍 , c) 板上自帶的 LED3 為公交線路的上下行指示燈 ,燈亮為上行 ,燈暗為下行 . d) 板上自帶的 KEY1 為公交線路的上下行切換按鍵 e) 板上自帶的 KEY2 為乘客下車請求按鍵 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 5 如圖 21 所示： 圖 21 開發(fā)板 控制面板按鍵功能說明： a) 控制面板上的 CKEY1 為播報下一站 , b) 控制面板上的 CKEY2 為播報上一站 , c) 控制面板上的 CKEY3 為重復(fù)播報本站 , d) 控制面板 上的 CKEY4， CKEY5,CKEY6 為不同的溫馨提示信息 . 控制面板如圖 22 所示： 復(fù)位鍵 乘客下車請求按鍵 線路上下行切換按鍵 系統(tǒng)運行指示燈 乘客下車請求指示燈 線路上下行指示燈 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 6 圖 22 控制面板 系統(tǒng)設(shè)計 本車路報站系統(tǒng)共分成二 大 部分 : 站臺端 :在站點設(shè)立一個 ZIGBEE模塊 .每隔一定時間 發(fā)射一次該站的地址信號幀 . 車載端 :a).交通工具上有一個 多功能自動報站系統(tǒng)終端 ,由 ZigBee通信模塊 , 語音模塊 , LCD顯示模塊 , LED數(shù)碼管模塊 , 控制面板模塊組成，接受來自站臺發(fā)出的站臺信息。 系統(tǒng)功能圖和站臺與車載端通信圖分別如圖 2圖 24 所示： 圖 23 系統(tǒng)功能框圖 圖 24 站臺與車載端通信圖 站臺 端ZIGBEE 模塊 車載端ZIGBEE 模塊 11 2 3 1－站臺 ZigBee 發(fā)出網(wǎng)路信標幀 2－車載 端收到信標幀并回復(fù) 3－站臺收到回復(fù)將終端加入網(wǎng)絡(luò)并發(fā)送 本站臺信息 基于 ZigBee的多功能自動報站 系統(tǒng)終端 ZigBee通信模塊 語音模塊 控制面板模塊 LCD顯示模塊 LED數(shù)碼管模塊 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 8 3 開發(fā)環(huán)境介紹及硬件選型 開發(fā)環(huán)境介紹 IAR Embedded Workbench for ARM（簡稱 IAR EWARM）是一個針對 ARM 處理器的集成開發(fā)環(huán)境，它包含項目管理器、編輯器、 C/C++編譯器和 ARM 匯編器、連接器 XLINK和支持 RTOS 的調(diào)試工具 CSPY。除此以外， ZY17120 使用模擬處理存儲方式，音頻數(shù)據(jù)直接存儲在固體存儲器中無須數(shù)字壓縮，提供更優(yōu)質(zhì)的語音和音樂再現(xiàn)，沒有常見的 背景噪音，且電路斷電后語音內(nèi)容不會丟失。 在 SPI 模式時，用戶通過串行接口能完全控制對器件的操作。 按照 ZY17120 芯片說明書的電路圖焊接外圍的電路后，與開發(fā)板上的接線如下： 引腳配置： MOSITX(PA3) SSELFSS(PA1) SCLKCLK(PA0) MISORX(PA2) 錄音可以在 SPI 和獨立方式下進行，經(jīng)過多次反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)在獨立方式下錄音的效果比在 SPI 方式清晰 很多，所以在錄音的時候采用了獨立方式，播放的時候采用了 SPI 方式。 ZLG7289B 采用 SPI 串行總線與微控制器接口，僅占用少數(shù)幾根 I/O 口線。在驅(qū)動器 ST7921 的配合下，最多可以驅(qū)動 256 32 點陣液晶。 主要由六個按鍵組成，與開發(fā)板的六個 GPIO 口相連，采用低電平觸發(fā)，在沒有銨下的時候處于高電平，接一個 10K 的電阻連接到 電源。 CPU 硬件相關(guān)部分是用匯編語言編寫的、總量約 200 行的匯編語言部分被壓縮到最低限度，為的是便于移植到任何一種其它的 CPU 上。 嚴格地說 uC/OSII 只是一個實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，它僅僅包含了任務(wù)調(diào)度，任務(wù)管理，時間管理，內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信和同步等基本功能。 uC/OSII 任務(wù)管理 uC/OSII 中最多可以支持 64 個任務(wù)，分別對應(yīng)優(yōu)先級 0～ 63，其中 0 為最高優(yōu)先級。 uC/OSII 時間管理 uC/OSII 的時間管理是通過定時中斷來實現(xiàn)的，該定時中斷一般為 10 毫秒或 100 毫秒發(fā)生一次，時間頻率取決于用戶對硬件系統(tǒng)的定時器編程來實現(xiàn)。但在嵌入式實時系統(tǒng)中，多次這樣的錯作會導(dǎo)致內(nèi)存碎片，且由于內(nèi)存管理算法的原因， malloc 和 free 的執(zhí)行時間也是不確定。釋放內(nèi)存時將該塊放回它以前所屬的分區(qū)，這樣能有效解決碎片問題，同時執(zhí)行時間也是固定的。 uC/OSII 任務(wù)調(diào)度 uC/OSII 采用的是可剝奪型實時多任務(wù)內(nèi)核。 任務(wù)調(diào)度將在以下情況下發(fā)生： a） 高優(yōu)先級的任務(wù)因為需要某種臨界資源，主動請求掛起，讓出處理器，此時將調(diào)度就緒狀態(tài)的低優(yōu)先級任務(wù)獲得執(zhí)行，這種調(diào)度也稱為任務(wù)級的上下文切換。 調(diào)度工作的內(nèi)容可以分為兩部分：最高優(yōu)先級任務(wù)的尋找和任務(wù)切換。 μ C/OSII 的組成部分 : μ C/OSII 可以大致分成核心、任務(wù)處理、時間 處理、任務(wù)同步與通信， CPU的移植等 5 個部分。包括任務(wù)的建立、刪除、掛起、恢復(fù)等等。 d) 任務(wù)同步和通信部分 為事件處理部分，包括信號量、郵箱、郵箱隊列、事件標志等部分；主要用于任務(wù)間的互相聯(lián)系和對臨界資源的訪問。主要包括中斷級任務(wù)切換的底層實 現(xiàn)、任務(wù)級任務(wù)切換的底層實現(xiàn)、時鐘節(jié)拍的產(chǎn)生和處理、中斷的相關(guān)處理部分等內(nèi)容。 RFD設(shè)備功能簡單，由單片機就能完成， FFD設(shè)備之間可以相互通信， RFD設(shè)備只能與 FFD設(shè)備通信。因此，經(jīng)過人們長期努力， ZigBee 協(xié)議 在 2021 年正式問世。如今，這些業(yè)者都參加了 小組，負責(zé)制定 ZigBee 的物理層和媒體介入控制層。主要用于近距離無線連接。在低耗電待機模式下 ,2 節(jié) 5 號干電池可支持 1 個節(jié)點工作 6～24 個月 ,甚至更長。該節(jié)點采用 Micropelt 公司的熱電發(fā)電機給 TI 公司的 ZigBee 提供電源。 ③ 低速率。這指的是相鄰 節(jié)點 間的距離。相比較 ,藍牙需要 3～ 10 s、WiFi 需要 3 s。 ⑦ 高安全。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 17 4 詳細設(shè)計 硬件層設(shè)計 本系統(tǒng)采用以 ARM7 為核心的 EasyArm1138 作為開發(fā)板，語音模塊采用周立功 單片機發(fā)展有限 公司的 ZY17120，有獨立和 SPI 運行模式，在我們系統(tǒng)中采用SPI 方式， LCD 控制器采 用了 ST7920,與主機通訊采用 SPI，可調(diào)節(jié)背景亮度， LED數(shù)碼管驅(qū)動器采用 ZLG7289B，連接兩組兩位的 8 字形數(shù)碼管，與主機通信采用模擬 SPI 方式， ZIGBEE 選用飛思卡爾的 MC13213，內(nèi)部封裝 HCS08 和 MC13192兩個芯片。 與處理器相關(guān)的代碼 這是移植中最關(guān)鍵的部分。根據(jù) ads 編譯器的特性 ,代碼為： typedef unsigned char boolean。 typedef signed short int16s。 typedef double fp64。ostaskcreate（）和 ostaskcreateext（）會獲得該地址并將他保存到任務(wù)控制塊 tcb 中 ,其他的幾個鉤子函數(shù)必須聲明 ,但可以不包含任務(wù)代碼 ,這些鉤子函數(shù)在本移植中全為空函數(shù)。 osctxsw（）該函數(shù)在任務(wù)級任務(wù)切換函數(shù)中調(diào)用 ,首先保存處理器寄存器 ,將當(dāng)前 sp 存入任務(wù) tcb 中 ,載入就緒最高優(yōu)先級任務(wù)的 sp,從新任務(wù)的任務(wù)堆棧中恢復(fù)處理器所有寄存器的值 ,然后執(zhí)行中斷返回指令。 優(yōu)先級 設(shè)置 ： a） 手動 大于 自動 。 b) 報站處理任務(wù)，優(yōu)先級為 2，根據(jù) ZigBee 信號量的值判斷到了哪個車站，控制語音模塊和 LCD 顯示屏播放和顯示相應(yīng)的信息。 d) 廣告處理任務(wù)，優(yōu)先級為 5（最低級），在比自己優(yōu)先級高的任務(wù)被掛起時（即系統(tǒng)處于空閑時），執(zhí)行廣告任務(wù)。CoutStkStart[TASK_COUT_STK1], TASK_COUT_PRIO )。 //控制面板任務(wù) OSTaskSuspend(TASK_KEY_PRIO)。 a) ZIGBEE 的中斷服務(wù)函數(shù)，當(dāng) ZIGBEE 接到信息時，并且信息是合法的時候，改變 int_ZigBee 信號量。 具體的程序流程如圖 六 所示。 . 黑盒測試 黑盒測試顧名思義就是將被測系統(tǒng)看成一個黑盒，從外界取得輸入，然后再輸出。 黑盒測試的缺點有： 1）不可能覆蓋所有的代碼，覆蓋率較低，大概只能達到總 代碼量的 30%； 2）自動化測試的復(fù)用性較低。 白盒測試的缺點有： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 27 1）程序運行會有很多不同的路徑，不可能測試所有的運行路徑； 2）測試基于代碼，只能測試開 發(fā)人員做的對不對，而不能知道設(shè)計的正確 與否，可能會漏掉一些功能需求； 3）系統(tǒng)龐大時，測試開銷會非常大。 基于風(fēng)險測試的兩個決定因素就是：該功能出問題對用戶的影響有多大，出問題的概率有多大。 一、 程序測試 雙擊 IAR Embedded Workbench IDE 軟件 ,然后 選擇主菜單的 File Open File命令，開 啟 了之前完成的 工作區(qū)窗口，如圖 51所示。 系統(tǒng)運行的部分截圖如下： 圖 54 報站部分 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 202