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1、智能立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要：智能立體停車庫是未來城市基礎(chǔ)建設(shè)中的重要構(gòu)成部分，本文基于ARM嵌入式控制系統(tǒng)，對智能立體停車庫控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計進行了論述，闡述了智能立體停車庫控制系統(tǒng)的實現(xiàn)策略，僅供參考。 關(guān)鍵詞：ARM控制系統(tǒng)；Linux；智能立體停車庫；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計 伴隨汽車制造工業(yè)水平的提升以及國民生活水平的提高，我國私家車的保有量呈逐年上升的發(fā)展趨勢。公安部交通管理局和公安部網(wǎng)站相繼發(fā)布統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018年全國新注冊登記機動車3172萬輛，機動車保有量已達3.27億輛，其中汽車2.4億輛，小型載客汽車首次突破2億輛；機動車駕駛?cè)诉_4.09

2、億人，其中汽車駕駛?cè)?.69億人。私家車保有量持續(xù)上升帶來的是公共停車設(shè)施建設(shè)問題以及城市交通管理問題，在城市化建設(shè)不斷推進的大背景下，雖然各地也相繼投入大量的人力財力物力來興建基礎(chǔ)設(shè)施，但是仍舊無法跟上私家車保有量持續(xù)上漲的發(fā)展腳步，現(xiàn)如今停車設(shè)施建設(shè)和汽車增長已經(jīng)成為了許多城市面對的首要問題。相較于傳統(tǒng)的停車設(shè)施，立體車庫充分利用垂直空間，能夠?qū)崿F(xiàn)土地空間資源利用最大化，有效解決"停車難";"管車難";等現(xiàn)實問題，同時伴隨著控制技術(shù)以及智能技術(shù)的不斷發(fā)展，立體化車庫近年來也相繼實現(xiàn)了智能化控制及自動化控制。 1智能立體停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計 1.1硬件設(shè)計

3、 1.1.1上位機控制系統(tǒng)硬件電路 上位機控制系統(tǒng)硬件電路可大致分為兩個部分，其中一部分為ARM控制器以及外部通信模塊，上位機控制系統(tǒng)硬件電路的核心部分為ARM控制部分，ARM可采用核心加底板的設(shè)計模式，其中采用SAMSUNGS3C6410主處理器，F(xiàn)ET6410A核心板采用板對板連接器底板為典型的功能拓展電路，F(xiàn)ET6410A核心板通過引出的腳線實現(xiàn)和底板的相互連接，實現(xiàn)對所有控制相關(guān)硬件的協(xié)同管理，底板提供通信接口連接通信模塊，實現(xiàn)對信息的收發(fā)處理。通信模塊選用內(nèi)核為Cortex-M3的STM32F103C8T6，該開發(fā)板支持JTAG/SWD接口調(diào)試下載，支持IAP，涵蓋RFI

4、D支持模塊以及GPRS無線通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對IC卡號的智能化讀取，同時發(fā)送各種立體車庫告警信息。主要控制模塊和通信模塊獨立設(shè)計，系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，且軟件也可分離設(shè)計，開發(fā)難度相對較低[1-2]。 1.1.2ARM車庫控制器電路設(shè)計 ARM車庫控制器電路核心板和上位機控制系統(tǒng)硬件電路核心板相同。底板電路的電源模塊直接決定了控制器體系的穩(wěn)定性、可靠性，在系統(tǒng)中各個模塊所需要的供電電壓主要表現(xiàn)為3.3V、5V，主要供電模塊為LCD接口、核心板。車庫智能控制的外接元器件數(shù)量相對較少，所以電源模塊設(shè)計可考慮采用簡化的電源模塊方案，如LM2596系列穩(wěn)壓器，在一定的輸出負載條件下以

5、及一定的輸入負載條件下，能夠合理的控制輸出電壓誤差以及振蕩頻率誤差，電源系統(tǒng)供電表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性[3]。本文提出的ARM車庫控制系統(tǒng)采用串行通信方式，該通信方式是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用常見的通信模式之一，除了常規(guī)通信功能外，該通信方式還可提供程序下載等功能，具體表現(xiàn)為RS485、RS232[4]。RS485通信模塊為RSM3485CHT，RSM3485CHT元器件集成了電氣隔離等保護功能，且元器件體積較小，在嵌入式控制系統(tǒng)中應(yīng)用可發(fā)揮良好的應(yīng)用效果；RS232模塊選用的芯片為MAX3232，MAX3232芯片的主要作用是實現(xiàn)TTL信號、電平信號轉(zhuǎn)化，MAX3232本身需要0.1uF×

6、;4小尺寸電容，利用小尺寸電容所特有的低壓實現(xiàn)器輸出級發(fā)送[5]。 1.1.3外部通信電路設(shè)計 通信硬件主要實現(xiàn)GSM網(wǎng)絡(luò)信息收發(fā)以及IC卡識別，要求具備突出的可靠性。同時，考慮到車庫控制系統(tǒng)需要在一個干擾較為復(fù)雜的環(huán)境中運作，所以需要選擇性能較為突出的控制芯片，因此考慮采用STM32F103主控芯片，該芯片基于ARMv7體系架構(gòu)，功耗低、成本低，芯片的內(nèi)核為Cortex-M3，最大工作頻率為72MHz，芯片帶有SRAM儲存器，功能豐富，片內(nèi)外設(shè)豐富。STM32F103主控芯片具有良好的工作性能、較高的穩(wěn)定性，可根據(jù)控制需求實現(xiàn)有效拓展。本文所提出的控制系統(tǒng)通過RFID

7、技術(shù)感應(yīng)，為實現(xiàn)對不同車輛卡號信息的快速讀取，RFID技術(shù)需表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性，且通信距離、效率、功耗均需符合要求，綜合考慮，選用EM4095芯片作為RFID技術(shù)通信收發(fā)芯片，RFID技術(shù)可實現(xiàn)和天線的直接連接，可獲得和天線相對應(yīng)的頻率，且內(nèi)部應(yīng)用高效、靈活。RFID技術(shù)的通信功能實現(xiàn)依托"線圈天線";，在設(shè)計過程中綜合考慮到信號需求來確定天線的電阻、匝數(shù)、電感、頻率[6-7]。選擇SIM900A作為無線通信模塊核心，SIM900A支持DCS1800MHz、EGSM900MHz兩個工作頻段，同時支持四種不同的編碼格式，模塊的設(shè)計相對比較緊湊，且體積較小，能夠滿足立體車庫智能控制的空間尺寸需求。

8、SIM900A運作基于TCP/IP協(xié)議，可通過AT指令來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。 1.2軟件設(shè)計 立體車庫控制系統(tǒng)軟件最主要的控制功能為讀取用戶信息、車庫設(shè)備信息，同時提供人機交互界面，用戶能夠通過觸摸屏來實現(xiàn)智能控制，PLC為底層設(shè)備控制器，上位機的控制指令驅(qū)動PLC來實現(xiàn)立體車庫的自動化控制。軟件基于"Linux";系統(tǒng)，主要是將系統(tǒng)中的內(nèi)核嵌入到硬件平臺中，提供Linux的基本功能以及內(nèi)容，考慮到硬件性能的限制以及硬件平臺儲存空間的限制，所以需要剪切部分Linux的功能，系統(tǒng)的剪切以及軟件的編譯均在PC端實現(xiàn)，具體操作步驟：構(gòu)建軟件編譯環(huán)境→將系統(tǒng)不需要的

9、功能進行剪切→經(jīng)過編譯后的程序、系統(tǒng)內(nèi)核功能等整合至硬件平臺。ARM車庫控制程序需要滿足多個方面的功能，而軟件的編譯在實現(xiàn)這些功能的同時，還要提供一個可靠、穩(wěn)定的操作系統(tǒng)、人機交互界面。這里提出使用QtDesigner來對人機交互界面進行設(shè)計。 2智能立體停車庫控制系統(tǒng)實現(xiàn)策略 2.1車庫存取策略 立體車庫能夠使用高性能電機或者改善機械結(jié)構(gòu)來調(diào)整車庫載車盤的移動情況，減少載車盤在移動過程中消耗的時間，達到提高車輛存取效果的目的。建議采取交叉存取策略，主要是針對立體車庫可能存在同時多臺車需要存取的情況，且用戶的存取行為不一致，可依托于FCFS規(guī)則來判

10、斷存取的優(yōu)先級，順應(yīng)車流變化來合理調(diào)整車輛的存取。既往研究證明，車庫存取利用FCFS規(guī)則能夠提高20%的存取效率，但是FCFS規(guī)則的使用存在一定的限制。比如，車輛的存入位置若是為并行狀態(tài)，受制于立體車庫的空間，就會出現(xiàn)FCFS規(guī)則無法執(zhí)行的情況。 2.2優(yōu)化存取規(guī)則 人們存取車輛的頻率是有規(guī)律可循的，立體車庫在不同的使用場景下，車輛的存取存在一定的差異。以一般的居民小區(qū)為例，取車的高峰時間段為AM7:00-AM8:00（周一到周五），存車的高峰時間段為PM6:00-PM8:00（周一到周五）；以一般的商業(yè)大廈為例，在相同的時間段，車輛的存入、取出往往是相反的。因此，在不

11、同的場景條件下，人們的取車需求、存車需求存在一定的差異，所以在邏輯算法方面就可采用差異化的算法，以提高在不同時間段的車輛存取效率，真正實現(xiàn)智能化控制。 3結(jié)束語 綜上所述，ARM嵌入式系統(tǒng)是一種典型的智能化、自動化控制系統(tǒng)，能夠有效滿足立體車庫車輛存取的各種需求。上述內(nèi)容仍舊存在一定的局限性，尤其是在車輛檢測方面、邏輯算法方面還有待進一步完善，且在智能手機高度普及的年代，廣大從業(yè)者還應(yīng)該積極探索智能手機應(yīng)用和立體停車庫的整合，以實現(xiàn)對車位使用情況的實時監(jiān)測以及車位預(yù)定等等功能。 參考文獻： [1]劉少軍，張思雨.自動化立體停車場的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J

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