0 引言

以往，對交通違章者的處罰是通過交警手工開罰單完成的，違章者再持罰單到指定收款處交罰款。這種方式有幾個缺點：一是，開罰單時要記錄違章者的駕照號、姓名、違章地點、類型、罰款金額等諸多內容，需要花費大量的時間，影響交警的正常值勤;二是，由于人為筆誤經常造成違章者與收款人員的糾紛;三是，值勤交警無法準確掌握違章者的背景、違章記錄等，更有不法者持假照蒙混過關，躲避處罰;四是，無法對交警執(zhí)法的正確性進行考核;五是，有些“人情款”難以處罰。

基于ARM9的915 MHz超高頻射頻技術(Radio Frequeney Identification，RFID)的手持式交通違章處罰終端系統(tǒng)是在現有交通管理中引入RFID技術，當交警發(fā)現可疑車輛時，用手勢動作讓車輛停下來，在射頻卡讀寫器的有效作用范圍內，交警采用手持式終端機對該車輛進行檢查，省去了交警手工開罰單的繁瑣過程，保證速度準確性和高效性，從而帶來了便利。

1 系統(tǒng)設計

在處理違章事故時，只需車輛上的電子標簽在射頻卡讀寫器的有效作用范圍內，則司機的自然狀況及違章記錄等信息均輸入到終端機上，并可通過GPRS通信從監(jiān)控中心調出并查看其違章記錄。若交警判斷司機違章了，就在手持式終端機上選擇一下違章種類代碼，并通過GPRS通信將相關信息發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心以短信的方式通知違章司機其違章情況。交罰款時，司機到指定地點，工作人員根據數據庫中記錄的信息對司機進行罰款。實現了交通違章處罰管理的科學化、公開化，更重要的是此系統(tǒng)通過在駕照上記錄司機的違章檔案，大大加強了對司機的監(jiān)督力度，可減少違章次數。

本設計需要建立的是基于RFID的手持式交通違章處罰終端系統(tǒng)，該系統(tǒng)由服務器端和客戶端組成。服務器端即監(jiān)控中心，主要是通過GPRS與手持式終端進行數據傳輸。在客戶端，RFID讀寫器通過無線傳輸讀取安裝在車輛上的電子標簽來搜集車輛信息，并進行相應的處理，之后通過GPRS將信息發(fā)送到服務器端，在服務器端對接收到的這些信息進行處理并存儲到數據庫，同時發(fā)短信通知司機其違章情況并催促交罰款。系統(tǒng)的總體結構框圖如圖1所示。

2 硬件設計

手持式交通違章處罰終端的硬件結構圖如圖2所示，可以將其分為ARM核心及外圍部分和RFID部分。

2.1 ARM核心及外圍部分

該部分包括ARM微控制器、存儲器(SRAM、FLASH和SDRAM)、輸入輸出設備(LCD、觸摸屏TOUCH)和接口設備(RS 232、USB、網卡DM9000和JTAG)。ARM微控制器采用了ARM920T內核，是由ARM公司設計的16/32ARM920T RISC處理器，它的低功耗、精簡和出色的全靜態(tài)設計特別適用于對成本和功耗敏感的應用。存儲器包括SRAM，FLASH和SDRAM可以支持Linux系統(tǒng)的運行，其中SDRAM是Hynix公司的HY57V651620，容量為64 MB;常用的FLASH類型有NOR FLASH和NAND FLASH2種，這里用到的FALSH主要是NAND FLASH，它是三星公司生產的容量為64 MB，常用于手持設備等消費電子產品。LCD是東華TFT液晶屏(WXCAT35)，配置為常用的16BPP模式。DM9000是DAVICOM公司推出的一種高度集成、功能強大、少引

腳、性價比高的單片快速以太網控制芯片，非常適用于嵌入式系統(tǒng)設計，具有一個通用的微處理器接口，內部集成了16 KB SRAM(其中13 KB用作接收緩沖區(qū)，3 KB作為發(fā)送緩沖區(qū))，對內部存儲器訪問支持8位和16位數據接口以適用于不同的微處理器。

2.2 RFID部分

2.2.1 RFID技術

射頻技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。

2.2.2 RFID系統(tǒng)及其工作原理

最基本的RFID系統(tǒng)由3部分組成：讀寫器(Reader)、電子標簽(Tag)、天線(Antenna)。讀寫器是讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式(本系統(tǒng)為手持式)。電子標簽由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有惟一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。天線在標簽和讀寫器間傳遞信號。

讀寫器通過天線向外發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當電子標簽進入到讀寫器產生的磁場有效作用范圍內時產生感應電流從而獲得能量，向讀寫器發(fā)送出自身編碼等信息，讀寫器讀取信息并解碼后，將信息傳至計算機系統(tǒng)進行相關處理，從而達到自動識別物體的目的。RFID工作原理圖如圖3所示。

2.2.3 RFID射頻收發(fā)單元

該部分包括射頻芯片和天線，芯片使用CC1100，該芯片能對頻率為915 MHz的超高頻標簽進行讀寫，符合EPC CLASS-1/Gen-2標準。內部的發(fā)射器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅動近距離操作的天線，讀寫距離可達到10 m左右，可以滿足手持式交通違章處罰終端的要求。射頻收發(fā)單元CC1100的電路圖如圖4所示，其中CC1100的信號線SCLK(時鐘輸入)、SI(數據輸入)、SO(數據輸出)、CSn(芯片選擇)分別與

S3C2440的SPI接口的SPICLK、SPIMOSI、SPIMOSO、nSS相連接。

3 軟件設計

本系統(tǒng)采用U-boot軟件開發(fā)系統(tǒng)的Bootloader，操作系統(tǒng)采用2.6內核的Linux。

3.1 嵌入式系統(tǒng)的引導代碼Bootloader

BootLoader就是在操作系統(tǒng)內核運行前執(zhí)行的一段小程序。通過這段小程序，可以初始化必要的硬件設備，創(chuàng)建內核需要的一些信息并將這些信息通過相關機制傳遞給內核，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，最終調用操作系統(tǒng)內核，真正起到引導和加載內核的作用。

Bootloader啟動大多數分為2個階段。第一階段使用匯編來實現，它完成一些依賴于CPU體系結構的初始化，并調用第二階段的代碼。這個階段的任務有：硬件設備初始化;為加載Bootloader的第二階段代碼準備RAM空間;復制Bootloader的第二階段代碼到RAM空間中;設置好棧;跳轉到第二階段代碼的C入口點。第二階段通常使用C語言來實現，這樣可以實現更復雜的功能，而且代碼會有更好的可讀性和可移植性。這個階段的任務有：初始化本階段要使用到的硬件設備;檢測系統(tǒng)內存映射;將內核映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash上讀到RAM空間中;為內核設置啟動參數;調用內核。在編寫完Bootloader后，利用JTAG下載電纜燒寫到Nand Flash中即可。

基本的操作過程如下，從網上下載U boot 1.1.6，cd u-boot-1.1.6，進入到該目錄后，修改其頂層Makefile，添加開發(fā)板類型：

其余的相關修改及添加可參考天嵌U-boot-1.1.6dm9000中的相關文件。

3.2 配置及編譯內核

配置內核的方式有：make eonfig;make menuconfig;make xconfig;make gconfig;make oldeonfig;makedefeonfig等配置時可供選擇的配置項來自于各個子目錄的Keonfig文件，如make menueonfig之后保存的結果將寫入.config文件，.config文件中定義變量，結合

各子目錄的Makefile，可決定某一模塊是否編譯到內核中。由于CC1100要與SPI接口通信，內核應該支持SPI的操作。首先cd linux2.6.25 .8，進到該目錄下后，命令1.查看是否有.config文件，若無則 cp arch/arm/configs/s3c2410default_config.config，之后make menuconfigSPI驅動的設置，SPI的驅動在drivers/spi/spi.c中：

其中，*代表直接編譯進內核;M代表以模塊的方式編譯進內核。

編譯內核前先修改相應的Makefile及相關的文件，以適合對應的硬件平臺。之后make可在arch/arm/boot目錄下生成內核鏡像，如：zlmage，Image。最后用USB燒寫到Flash的相應位置即可。

3.3 應用程序

用戶應用程序是基于Qt的圖形界面，當交警確認要求對車輛進行檢查或者罰款時，系統(tǒng)中斷進入工作模式，通過防沖突算法獲得車輛的信息，并將信息顯示到LCD上，如果確認要對司機進行處罰，選擇好違章代碼后，將相應的信息通過GPRS發(fā)送到控制中心，否則進入到系統(tǒng)的休眠模式，繼續(xù)等待中斷發(fā)生，其流程圖如圖5所示。

4 結語

本文簡要介紹了所設計的手持式交通違章處罰終端系統(tǒng)，重點介紹了系統(tǒng)的軟硬件設計及相應的關鍵技術。射頻技術在交通中的作用日益重要，本系統(tǒng)以射頻技術為重點，以交通違規(guī)管理為背景，結合GPRS技術可以實現手持式交通違章處罰終端系統(tǒng)。能快速、準確、實時地對標簽進行讀取和信息處理，為交通違規(guī)處罰帶來了很大的便利。