【正文】 其中加粗的部分稱為以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，在 EMAC 經(jīng)過 EDMA 后得到的內(nèi)容為以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，即粗框內(nèi)的結(jié)構(gòu)。其格式如表 31 所示。 RJ45 連接器選用 AMP 公司的 4065491，其上帶 2 個(gè) LED 指示燈，右邊的 LED 為綠色，用作指示連接狀態(tài)，左邊的為黃色，正常情況下，用來(lái)指示數(shù)據(jù)傳輸 。 DM642 中只采用 10/100BaseTX 方式，所以 BCM5221 的 SD+和 SD引腳懸空。 DM642 的 MII 不支持 TXER，它通過求反發(fā)送幀 CRC 來(lái)指出網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤，所以 BCM5221 上的 TXER 引腳直接接為無(wú)效。 2． PHY設(shè)備的連接 圖 3 2 為 PHY 設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)接口的框圖。其中 EMAC 控制 PHY 與 DSP 之間的數(shù)據(jù)包的交換， MDIO 控制PHY 的配置與狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。其中 EMAC 為網(wǎng)路的數(shù)據(jù)通路，哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 MDIO 為 EMAC 的狀態(tài)及控制接口 [28] [29]。通過把管腳 MAC_EN 拉高， PCI_EN 拉低配置成 16 位 HPI 接口和以太網(wǎng)接口的模式。 網(wǎng)絡(luò)接口 TMS320DM642 中的 PCI 接口、 HPI 接口和以太網(wǎng) MAC 接口管腳是復(fù)用的。 TMS320DM642 外部地址總線只有 A[22:31]，總共 20 根，所以子空間最大的尋址范圍為 1M8 位。 DM642 的基本系統(tǒng)由 DM642 和外擴(kuò)的存儲(chǔ)器以及外設(shè)組成，而外擴(kuò)的存 儲(chǔ)器和外設(shè)均通過 DM642 的外部存儲(chǔ)器接口 (EMIF)進(jìn)行擴(kuò)展， DM642 基本系統(tǒng)所必須的外擴(kuò)資源包括： 1. SDRAM(4M64位 )，用于存放程序和緩存數(shù)字、視頻 /音頻數(shù)據(jù)； 2. FLASH(4M8位 )，用于存放固化程序，以便進(jìn)行 ROM 引導(dǎo)； 3. UART(288位 )，擴(kuò)展 2 個(gè)異步串口 (RS232/RS422/RS485)； 4. 板上寄存器 (88位 )，由若干個(gè) 8 位狀態(tài) /控制寄存器組成； 5. 硬盤接口 (1616位 )，用于本地大容量存儲(chǔ)接口。 DM642 采用兩級(jí)緩存結(jié)構(gòu)：第一級(jí)包括相互獨(dú)立的L1P(16KB)和 L1D(16KB)，只能作為高速緩存使用；第二級(jí) L2(256KB)是一個(gè)統(tǒng)一的程序 /數(shù)據(jù)空間，可整體作為 SRAM 映射到存儲(chǔ)空間，也可整體作為第二級(jí) Cache，或是二者按比例的一種組合來(lái)使用，容量較大的兩級(jí)緩存和 EDMA 通道是 DM642 高性能的體現(xiàn)之一，若能合理使用和管 理，將能大幅度提高程序的運(yùn)行性能 [24] [25]。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 在系統(tǒng)中我們采用的是 TMS320DM642，它是專用于數(shù)字媒體應(yīng)用的高性能 32 位定點(diǎn) DSP，工作主頻最高達(dá) 720MHz，處理性能可達(dá) 5760MIPS。 紅 外 車 輛 分離 器光 電 隔 離光 纖 傳 感 器放 大 電 路A / D 轉(zhuǎn) 換 器C C D 攝 像 機(jī)D S PA R M控 制打 印 機(jī)顯 示動(dòng) 態(tài) 稱 重 模 塊車 牌 識(shí) 別 模 塊控 制 模 塊圖 3 1 硬 件 總 體 框 圖F i g . 3 1 H a r d w a r e f r a m e 數(shù)據(jù)采集與處理模塊 數(shù)據(jù)采集與處理包括動(dòng)態(tài)稱重模塊和車牌識(shí)別模塊，本系統(tǒng)中主要對(duì)動(dòng)態(tài)稱重模塊進(jìn)行詳細(xì)闡述，對(duì)車牌識(shí)別模塊使用現(xiàn)有的模塊，不對(duì)其進(jìn)行說明。本文中主要設(shè)計(jì)兩部分：一是 DSP 組成的車重?cái)?shù)據(jù)采集和處理模塊；另一部分是 ARM 組成控制模塊，在其上嵌入操作系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的控制和信息管理。在本文的系統(tǒng)中，包括動(dòng)態(tài)稱重模塊，車牌識(shí)別模塊，控制管理模塊。然后對(duì)汽車稱重的力學(xué)模型進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出其二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，進(jìn)而得出車重與傳感器輸出電壓之間關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。0 ??? bbb 、 ，據(jù)此遞推計(jì)算系統(tǒng)的輸入 )(ng ，)(ng 為離散化的汽車重量序列，計(jì)算系統(tǒng)的輸入序列 )(ng 取均值得到汽車的重量值。239。 將離散化二階系統(tǒng)方程運(yùn)用于動(dòng)態(tài)汽車衡。139。 )1(?)()()[()1(?)(? ???????? nnhngnLnn T 1)]1()1()()[()1()( ????? nhnpnhnhnPnL T )1()]()([)( ??? npnhnLInp T )]2()1()([)( ??? nvnvnvnh ， 式中 )(?n? ——待定參數(shù)向量； )(?n? ＝ ]???[ 39。139。0 nnvbnvbnvbng ??????? (215) 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 )(n? 為測(cè)量環(huán)節(jié)引入的誤差，通常假設(shè)為白噪聲，用最小二乘法估計(jì)模型參數(shù) 39。239。139。 加入零階保持環(huán)節(jié)后，圖 27形式轉(zhuǎn)化成圖 28，即經(jīng)零階保持環(huán)節(jié)后的傳遞函數(shù)為： 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 假定系統(tǒng)的初始條件都為 0，我們可以將系統(tǒng)的傳遞函數(shù)作 Z變換 [23]，即： ???????? ?? ??? ???? ??? 221 2122 )c o s2(11)( ZeZTe BZAZZH aTaT ??? (210) 式中 )s i nc o s1( TeaTeA aTaT ??? ?? ??? )s inc os( TeaTeeB aTaTaT ??? ??? ??? 由式 (210)知， Z變換之后系統(tǒng)的傳遞函數(shù)具有如下形式： 221102211)( )()( ??????? ??? ZbZbb ZaZaZG ZXZH (211) 即： ))(())(( 221102211 ???? ???? ZbZbbZXZaZaZG (212) 21021 bbb 、 aa 為系統(tǒng)參數(shù)，由測(cè)量結(jié)果識(shí)別，由此得到系統(tǒng)的差分方程： 2)2()1()()2()1( 21021 ????????? nnxbnxbnxbnganga (213) 式中 )(ng ——階躍輸入，當(dāng) 2?n 時(shí)有 )()2()1( ngngng ???? ，由于汽車垂向位移 )(nx與傳感器輸出信號(hào) )(nv 成正比，因此： )2()1()()( 39。為能得到輸出跟輸入之間，我們將系統(tǒng)輸入視為階躍信號(hào)經(jīng)零階采樣保持電路之后得到的離散信號(hào)量 [22]。 傳遞函數(shù)離散化 的離散化傳遞函數(shù)動(dòng)態(tài)汽車衡的傳遞函數(shù)如圖 27所示，系統(tǒng)的輸入為汽車的軸重階躍信號(hào)。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，將車身垂直振動(dòng)截止頻率定為 Hz2050 ??cf 。 測(cè)量系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 由式 (25)進(jìn)行拉普拉斯變換，得到輸入 )(sG 與輸出 )(sX 的傳遞函數(shù)： 2222 )( /12 /1)( )()( ???? ??????? as mss msG sXsH nn (26) 式中 n? ——無(wú)阻尼自振頻率，nmc?? 2? 。 由圖 26可知，當(dāng) 100?? 時(shí)， 1)( ??f ，汽車衡的力學(xué)模型將是一單自由度有限振動(dòng)微分方程： 即當(dāng)秤臺(tái)的彈性系數(shù)大于汽車的彈性系數(shù)時(shí)，振動(dòng)主要表現(xiàn)為汽車的振動(dòng)，此時(shí)秤臺(tái)垂向振動(dòng)影響可忽略不計(jì)。其系統(tǒng)振動(dòng)方程為： FKXXCXM ??? ??? (22) 式中 ???? ?????21 00mmM ， bKaMC ?? ， ???? ????????22221 kkkkkK ， ?????????21xxX ， ????????? GF 0 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 1m 、 2m —秤臺(tái)與汽車質(zhì)量 ， 1k 、 2k —秤臺(tái)和汽車支承系的彈性系數(shù) ， 1c 、 2c —秤臺(tái)和汽車的阻尼系數(shù) ， 1x 、 2x —秤臺(tái)面和汽車的垂向位移 ， G—沖擊載荷。由于稱重過程中臺(tái)面垂向位移遠(yuǎn)小于汽車前后軸距，可以忽略車體轉(zhuǎn)動(dòng)的影 響 [20]。 綜合運(yùn)用紅外整車分離器功能，來(lái)跟蹤確認(rèn)所測(cè)車輛從進(jìn)入檢測(cè)區(qū)至開出檢測(cè)區(qū)全過程，并在所測(cè)車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)和開出檢測(cè)區(qū)時(shí)及時(shí)向控制器傳輸中斷信號(hào)，使控制器根據(jù)整車識(shí)別器發(fā)出的信號(hào)自動(dòng)判斷，匯總加權(quán)計(jì)算所測(cè)車輛的總重量。如圖 24所示。標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)情形如下： 雙輪胎 ： 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 單輪胎： 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 2. 車速檢測(cè) 輪胎識(shí)別器 A和測(cè)重臺(tái) B的距離 d 是固定的 (如圖 22所示 )，由于 A、 B兩點(diǎn)的距 離不足 1m，可以認(rèn)車是勻速通過，因此車通過輪胎識(shí)別器和測(cè)重臺(tái)的時(shí)間 t便可檢測(cè)車速： tdv /? t。輪胎識(shí)別原理如下： 1. 輪胎識(shí)別器 在通道中心線一側(cè)的路面上裝置 13只 ~20只（每只間隔 10cm）壓敏傳感器，每個(gè)傳感器的輸出與輪胎判別器的裝置相連，當(dāng)車輛通過時(shí)輪胎與地面接觸部位的數(shù)量可以由傳感器檢出，當(dāng)車輪壓到該感應(yīng)器時(shí)，產(chǎn)生數(shù)據(jù) 1，否則產(chǎn)生數(shù)據(jù) 0。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 表 21 軸載質(zhì)量 Table21 Axle load mass 軸組類型 輪軸類型編號(hào) 圖解 限定值（ Kg） 單軸每側(cè)單輪胎 1 6 000 單軸每側(cè)雙輪胎 2 10 000 雙聯(lián)軸每側(cè)單輪胎 3 10 000 雙聯(lián)軸每側(cè)一單輪胎一雙輪胎 4 14 000 雙聯(lián)軸每側(cè)雙輪胎 5 18 000 三聯(lián)軸每側(cè)單輪胎 6 12 000 三聯(lián)軸每側(cè)雙輪胎 7 22 000 以載重貨車為例，其 輪胎的斷面寬在 ，每側(cè)雙輪胎，輪胎間距大于 10cm，這就給輪胎識(shí)別創(chuàng)造條件。紅外檢測(cè)性能和使用均很方便，但價(jià)格較高，適合安裝在公路上 。熱防護(hù)罩可用于環(huán)境溫度為 25℃ 到 70℃ ，相對(duì)濕度 95％條件下工作。 對(duì)于紅外檢測(cè)而言，雨、霧、灰塵和強(qiáng)陽(yáng)光是很致命。整車識(shí)別在算法上也有技巧，至少要求 150 mm高的光路被 擋住后控制器才有輸出，這一性能可能使系統(tǒng)不受落下的雨滴、雪花、污泥以及飛入檢測(cè)區(qū)域的鳥或昆蟲的影響，拖鉤檢測(cè)也是由上面這個(gè)檢測(cè)性能來(lái)實(shí)現(xiàn)的；擋住至少 150mm高的光路后才有輸出，而只有當(dāng)所有光路導(dǎo)通后，輸出才關(guān)斷。因此，只要兩車間距超過 ，車速不大于 60公里，就能將其分辨出來(lái)。本系統(tǒng)每 55ms發(fā)送一束檢測(cè)紅外光， 1ms的處理時(shí)間。這就是整車識(shí)別。當(dāng)光被阻 斷時(shí)，說明有車通過。 3．紅外車輛分離器 使用紅外車輛分離器 (如 MINIARRAY)可以避免以上的缺點(diǎn)。聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，因此其反射相對(duì)速度為170m/s，由此可根據(jù)反射波和發(fā)射波的時(shí)差計(jì)算出反射物距探頭的距離。感應(yīng)線圈很容易產(chǎn)生誤動(dòng)作以及反應(yīng)遲緩，造成測(cè)量數(shù)據(jù)混亂或不及時(shí)，因此無(wú)法作為本系統(tǒng)的整車識(shí)別器 [19]。第四，誤動(dòng)作以及反應(yīng)遲緩。第三，壽命短。第二，氣候敏感。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，但是缺點(diǎn)也是致命的：第一，路面受損。 常用的檢測(cè)儀器有以下 3類。 整車識(shí)別 由于汽車的軸數(shù)相差甚大，有 2軸、 4軸、 6軸和 8軸等，因此如何判定一輛車已測(cè)重完畢即整車識(shí)別問題是自動(dòng)收費(fèi)的一個(gè)關(guān)鍵問題，其關(guān)鍵是找到一套能跟蹤所測(cè)車輛從稱重平臺(tái)輪胎識(shí)別器車輛分離器AD 轉(zhuǎn)換器 、放大器車牌識(shí)別模塊 可變情報(bào)板控制管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理D SPCCD 網(wǎng)絡(luò)傳輸圖 2 1 系統(tǒng)總體框圖Fig . 2 1 Sys te m fra me哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 進(jìn)入檢測(cè)區(qū)至開出檢測(cè)區(qū)全過程的系統(tǒng) 。并在超載檢測(cè)收費(fèi)站與動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)之間設(shè)置可變情報(bào)板（信息顯示屏）配套設(shè)備，將超載車輛的車牌號(hào)碼、載荷以及超限重量顯示在可變情報(bào)板上，提示超限的車輛駛?cè)氤d收費(fèi)站進(jìn)行卸載和 交費(fèi)，而未超載車輛則不需停車。 圖像預(yù)處理 圖像顯示車牌定位 車牌分割字符識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)DSP 圖像采集CCD 攝像頭輔助照明圖像采集模塊DSP 車牌識(shí)別模塊圖 1 2 車牌識(shí)別系統(tǒng)框圖Fig . 1 2 Ve hic le ID id en tify s ys tem哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 第 2 章 稱重系統(tǒng)的構(gòu)成及算法 工作平臺(tái)簡(jiǎn)述 車輛超載自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要由動(dòng)態(tài)稱重模塊（秤臺(tái)、稱重傳感器、接線盒等）、紅外車輛分離器、輪胎識(shí)別器、 CCD攝像機(jī)、可變情報(bào)板等組成。 本文主要工作 鑒于上面所敘述的，本文的主要內(nèi)容如下： 1. 建立稱重系統(tǒng)工作平臺(tái)，包括動(dòng)態(tài)稱重模塊，操作系統(tǒng)控制管理模塊； 2. 建立相應(yīng)的稱重模型并進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出稱重系統(tǒng)的方程，建立車重與傳感輸出電壓之間的關(guān)系； 3. 建立相應(yīng)的硬件和處理應(yīng)用程序。 車牌的識(shí)別是系統(tǒng)中重要的一部分。 車牌識(shí)別系統(tǒng)概述 車牌識(shí)別要經(jīng)過下面幾個(gè)步驟：圖像的采集與預(yù)處理，車牌定位，車牌分割，字符的識(shí)別