电子警察系统设计与实现讲解

数据采集模块 DAQ
传感器 采集待监控物理量。热电偶、力传感器、 加速度计、线性差动变压器。测量温度、机械应力、 加速度以及位移。 信号处理阶段。信号放大、缩小、过滤及隔离处理。 数据采样、存储以及分析。 结果上报，异常报警。 接收SYSM发送的命令，包括取样率、分析参数等 命令，并执行。
数据采集模块 DAQ
Yes
地磁感通线量圈是磁通 量否是变否化变？化？
No
拍照
No
Do Nothing
照片存储
Do Nothing
照片下载任务
任务描述：将数 码相机中的照片 下载到主控系统 的存储器中
工作原理
照相机中 Yes 照是相否机有中照是 Yes 否有片照？片？
No
No
Do Nothing 下载照片
延迟一段 时间
流量停止模块
模块描述：设置流量停止标志位，卸载以 太网挂钩函数
模块间交互
帧发送模块和帧插入间隔模块交互执行， 优先级相同。 流量停止模块卸载以太网接收函数。
Agenda
数码电子交警系统 以太网流量发生器 工业数据采集控制和管理系统
工业数据采集监控和管理系统
工业数据的采集，监控，管理系统。 用户可以在工业现场和远程对数据进行监控与对工 业设备进行现场和远程控制。 良好的人机交互界面。 基于多种通信链路。
系统管理模块 SYSM
对外部网络提供HTTPS和SSH服务。HTTPS 服务让外部且经过认证的用户通过网页及表 单，设定或监控整个系统。SSH服务让维护 人员能够从远程登陆系统进行问题排除以及 升级，可以同时降低设备制造商和客户的维 护费用。
系统管理模块 SYSM
大型嵌入式系统。 具有三个网络接口：一个用在DAQ和控制模块上， 即控制链路A；一个用在用户接口上，即控制链路 B；一个用在外部网络上。 使用硬盘引导，并且具有传统工作站或服务器全部 的特性，包括交换的功能。 对时间有严格的要求，需要使用抢占式系统内核。 外部访问需要加密和认证，可以考虑使用SSL/TLS 协议。来自百度文库具有固定IP地址。
子模块功能
数码相机的 USB接口
存储子系统
地感线圈 红绿灯 闪光灯 快门
采集控制 子系统
处理器
串口
监 控 中 心
网口
子模块任务划分
自动拍照任务 照片下载任务 自动远传任务
自动拍照任务
任务描述：控制 相机对闯红灯的 车辆进行拍照
工作原理
红灯 红是灯否
YeYs es
是否亮亮？？
No
No
Yes 地感线圈
收集测试信息
网络总体利用率。 网络整体帧速率
监视自身工作状态
心跳控制
系统结构
以太网 流量发生器
模块分解
流量发生模块 帧构造模块 帧发送模块 帧插入间隔模块 以太网接收挂钩处理模块 流量停止模块 统计模块
流量发生模块
模块描述：变量初始 化、调用帧构造函数、 加载以太网挂钩处理 函数，发起两个任务： 帧发送任务和插入时 间间隔任务，最后返 回。
工作原理 利用软件或硬件看门狗来监控自身是否正常工 作，如果没有正常工作，则及时重新启动。 利用心跳机制监控通信对方是否正常工作，如 果没有正常工作，则报警。
以太网接收挂钩处理模块
模块描述：加载VxWorks提供的以太网接收 挂钩函数（etherInputHookAdd）和卸载 VxWorks提供的以太网接收挂钩函数 （etherInputHookDelete）
项目简介
一个基于以太网网络环境下的网络测试系 统。可以测试网络设备的吞吐量，延迟等 参数。
需求分析
生成特定的数据帧
帧类型：MAC、IP或PING。 帧长度：64－1518字节。超短帧长：60字节，超长帧长：1520字节。 帧速率：大于0的任意整数。 是否为广播帧：TURE/FALSE 目的IP地址：32bits数据。
系统管理模块 SYSM
整个系统的控制管理中心。
在A链路上，SYSM模块从DAQ模块取回数据，存 储全部或部分数据。对获得的数据进行分析。根据 分析的结果和过程控制的现行状态，对控制模块下 达控制命令。
在B链路上，提供DHCP服务，让各个UI模块启动 时可以申请到IP地址；将适当的数据送至UI模块以 便显示，接收UI模块的控制命令，命令分为两类： 一类控制SYSM自己，比如发送或停止发送特定的 数据给UI。另一类控制数据采集或控制模块。 SYSM解析并转发这类命令给相应的目标。
Agenda
数码电子交警系统 以太网流量发生器 工业数据采集控制和管理系统
项目简介
交通监视与机动车闯红灯抓拍系统 采用高分辨率数码相机
需求分析
对违章车辆进行检测和拍照 记录违章的信息：时间、地点等等 传输照片给远程控制端
系统结构
中心服务器 网络设备
通信网络
检测拍照系统 检测拍照系统
检测拍照系统
工作过程：
YYess
计算帧发送速率
计时器清零
结束
定帧帧帧定速速率速帧率率？率速>>设设？ Noo YYess
增大发送间隔
减少发送间隔
统计模块
模块描述： 根据接收到的数据包产生的信息，利用相应的统
计方法计算关于网络性能的一些统计参数。
监控模块
模块描述： 监控自身是否正常工作以及通信对方是否工作 正常。
控制模块 Control
将SYSM发送的命令送达控制的硬件，并监 控硬件对命令的反应。 向SYSM报告目前硬件的工作状态。
控制模块 Control
中型嵌入式系统 具有可以控制硬件的接口。 从CompactFlash或CFI Flash设备引导，使用 RAM磁盘或CRAMFS存储数据。 对时间有严格的要求，需要使用抢占式系统 内核。 具有固定IP地址。
中型嵌入式系统。
对时间有严格的要求，需要使用抢占式系统 内核。
通过Ethernet或其他工业级联网接口，如： RS485、DeviceNet、ARCnet、Modbus、 Profibus或Interbus。 使用CompactFlash或固有的flash设备引导， 使用RAM磁盘或CRAMFS存储数据。 使用固定IP地址。
子模块任务划分
核心数据库系统 违章照片接收系统 违章照片分拣系统 车辆档案加锁解锁系统 处罚管理系统 银行联网对帐系统 违章档案备份系统 公共查询系统 统计报表系统
模块间交互
前端嵌入式系统可以通过电话线、ISDN、 DDN或光纤等多种方式将照片转存至远端 的监控中心服务器。
Agenda
数码电子交警系统 以太网流量发生器 工业数据采集控制和管理系统
数据采集
A
控制
B
用户接口#1 用户接口#2
系统管理
外部网络
工业数据采集监控和管理系统
数据采集模块 Data Acquisition - DAQ 控制模块 Control System 系统管理模块 System Management System SYSM 用户接口模块 User Interface - UI
工作过程：
结束
开始
收到流 Yes 量停止
指令？
No
调用以太网发送 函数发送数据帧
任务延时 0tick
帧插入间隔模块 读入帧速率，初始化时 间间隔、初始化定时器
模块描述：
YYess
收收到到流流量 停量止停指止令？
指令？
任务延时0tick
让系统按照指定的帧速Noo 率发送数据帧。 插入帧间隔 定定>时1时 值/器6器s值 Noo >1/6s
后端分拣处理
后端分拣处理
模块分解
前端路口车辆检测及拍照与通信子系统 控制管理中心子系统
子模块功能
前端路口车辆检测及拍照子系统 由嵌入式系统、地感线圈检测装置、高精度数码 相机和相关通信附件组成。 微电脑芯片检测地感线圈的信号变化，及时准确 地发出车辆违章信号。 控制数码相机的快门和闪光。 相片存储在SM卡中。 绿灯亮后，相片通过USB接口进行转存。转存入 控制主机的存储器内。 照片传输到远端控制中心。
用户接口模块 UI
通过SYSM定时或非定时取回感兴趣的数据。 如果收到紧急事件会立刻显示。 发送用户的控制命令给SYSM。
用户接口模块 UI
小型嵌入式系统。 通过flash设备引导或通过网络引导。 地址动态通过DHCP协议获得。 需要经过认证UI才能注册到SYSM中。
额外功能
需要不断验证各个系统部件的连通性。从其他模块 向SYSM模块送出keepalive信号或使用看门狗定时 器。 为了缩小尺寸，希望能将DAQ、控制、SYSM等模 块在单一设备中实现，例如在CompactPCI机架上 插入由各个模块制成的插卡。 如果一条网络连接不能胜任DAQ模块产生的流量， 需要额外加一条专门传送数据的链路。 基于质量控制考虑，保留监控数据的需要会越来越 频繁，SYSM需要使用数据库系统。 为了能适应不同的通信链路，需要将通信模块封装， 提供一个统一的API接口。
自动远传任务
任务描述：上传 违章照片
工作原理
主控的存储Yes 中主器是控中照否的是片有存否？照储有片器？ Yes
No
No Do Nothing Do Nothing
上传照片 上传照片
延迟一段 延迟时一间段
时间
子模块功能
控制管理中心子系统 接受数码相机转存的照片。 将违章时间地点和违章现场的数据保存在 照片中。 事后对照片进行分拣。
工作过程：
变量初始化
调用帧构造 函数
加载挂钩处 理函数
发起帧发送 任务
发起插入时 间间隔任务
结束
帧构造模块
模块描述：根据用户 指定产生不同的帧。
读入帧类型
工作过程：
MAC 帧类型 PING
构造制指定长 度的MAC帧
IP
构造制指定长 度的IP帧
构造制指定长 度的PING帧
结束
帧发送模块
模块描述：将构造好 的数据帧发送出去。