基于ARM的停车场管理系统研究与设计

　1. 引言

　随着以ARM为代表的嵌入式 32位微处理器技术得到了飞速发展，无论是在功耗、便携性还是在硬件成本上，许多高性能的 ARM芯片已经与单片机相差无见，因此在许多下业应用设计中，使用ARM芯片取代传统的8/16位单片机已经是一个非常经济、理想的选择。同时，随着RFID（射频识别）技术的逐步成熟，射频识别技术相关应用已经成为当前的热点，特别是对于质检、物流、医疗、地质和交通等行业场所不固定的应用场合，具有无可比拟的优势。为了对出入停车场的车辆进行高效优质的智能化管理，根据系统的设计特点：使车辆进出有序、手续简便、速度快、安全防盗、管理自动化、收费公正合理、应收费用不流失，以及减少管理人员等，将嵌入式技术和 RFID技术应用于现代化停车场管理系统中，可以有效地对车辆进行管理。

　2. 系统的硬件设计

　2.1 LPC2210处理器

　本设计采用PHILIPS公司的 LPC2210微处理器，该处理器是基于一个支持实时仿真和嵌入跟踪的32/16位ARM7TDMI-S CPU。ARM7TDMI-S 是通用的32 位微处理器，它具有高性能和低功耗的特性。ARM 结构是基于精简指令集计算机 (RISC)原理而设计的。指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多。这样使用一个小的、廉价的处理器核就可实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。由于使用了流水线技术，处理和存储系统的所有部分都可连续工作。通常在执行一条指令的同时对下一条指令进行译码，并将第三条指令从存储器中取出。由于 LPC2210的144脚封装、极低的功耗、 16kB片内静态RAM、多个 32位定时器、8路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断管脚、通过可编程的片内锁相环(PLL)可实现最大为60M的CPU操作频率使它特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机(POS)。

　采用LPC2210作为主控制芯片，通过RS485/232转换电路，实现MCU与上微机PC的通信，控制读写器与计算机之间的数据传输，地感线圈以及车辆感应系统的数据采集，并对采集到的数据进行校验、缓存、过滤、转发等预处理。

　2.2 RFID简介[3][6]

　射频识别(RFID：Radio Frequency Identification)技术是一项利用射频信号通过空间耦合 (交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。射频识别系统由射频卡、读写器、微波天线三部分组成。射频卡 (Tag，即电子标签 )：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信，通常是存有数据的小型电子标签，它具有智能读写及加密通信的能力，卡内存储了用户的详细信息，例如：卡号、车牌号、车型、车辆所属单位、余额等。读写器：读取(也可以写入)标签信息的设备。微波天线：在标签和读写器间传递射频信号。

　2.3主要部分功能介绍

　1）上位机系统：主要包含监控计算机 PC和数据库服务器。监控计算机 PC对停车场实施监控，数据库存储和更新停车场的数据信息。
　2） RFID系统：读写器主要由射频发射接收电路和接口模块组成。当地感线圈感应到车辆进出时，相应地，读写器发射信号，激活进入工作区的射频识别卡，同时把卡片传输器送来的高频载波信号经过放大解调解码后变成数字信号最终送给PC。
　3）感应系统：采用 LPC2210微处理器作为信息处理芯片，实现感应系统与 PC机的通信。地感线圈检测汽车的到来，车感线圈则用于汽车的防砸保护。
　4）道闸系统：根据PC机发出的命令做出相应的升降反应。
　5）辅助系统：包含摄像机，LED提示牌和警报器以及打印设备等。

　3. 系统的工作原理和过程

　3.1系统的工作原理

　进出的辆车上均配置有一张预先在系统注册的无源射频卡，射频卡被读写器传输的能量激活后，向读写器发射信号，当安装在出入口附近的远距离读写器接收到感应卡信号后，读写器通过485（或者韦根）接口将射频卡信息发给上位机系统。计算机进行数据处理，判断卡片的合法性：如果合法，则指示道闸控制器上的继电器动作，驱动道闸开启，允许车辆出入；否则不予放行。道闸系统可配置图像抓拍装置，在车辆出入时，实时抓拍当前车辆照片并保存在数据库中。这样，上位机PC可以实时监控车辆出入记录，包括卡号、车辆部门、牌照以及照片、进场时间等信息。
　3.2系统的工作过程

　首先，用户开车入场时，通过地感线圈，读写器感应到用户卡，自动判断该卡是否有效。如果有效，把用户信息传递给计算机，通过与数据库信息对比，信息一致，电动道闸将自动抬起放行，否则按特殊情况处理。如果无效 (过期或非本场卡)，系统通过声音报警， LED提示，道闸不抬起，这时保安可通过内部通话系统与监控管理中心联系，及时进行特殊处理，可以给车主发放临时卡进场停车。道闸抬起后，车辆通过道闸时，系统启动防砸车检测装置，防止砸车。车辆通过道闸，道闸自动落下，系统将入场车辆信息（卡号、进场时间、图像等）自动保存到数据库，完成一次进场过程。相反，车辆出场时，用户开车到出口读写器感应范围内，通过数据库里的信息检索，查到相应的车辆相关记录，系统界面显示出记录提供的用户类型、车牌号码、车辆照片等信息。同时摄像头再次抓拍车辆照片，系统界面并排显示车辆原始照片和当前照片，并醒目地显示车牌号，以便员工进行核对检验，以防盗车。对于固定用户，系统将自动刷去相应停车费用，然后才允许出场；如果余额不足则系统报警提示，采取特殊处理。临时用户缴付停车费用后，归还临时卡，然后出口道闸启动，用户可以出场，完成一次进场过程。

　整个过程实现了固定用户（卡内有充足信用额）不停车通过，节省了客户时间；而其他情况都可以做相应的处理，既给特殊客户提供了方便，也给车场带来了更多的收入。

　4. 管理软件的设计

　上位机管理软件可以直接运行于计算机PC。在 Windows环境下运行，首先建立 MS SQL Server-2000数据库表，以 Visual C++6.0 开发工具为基础，采用 ADO技术实现对数据库的访问。 PC机通过串口采集数据，对接收到的数据按照通信协议进行校验。若校验错误，则要求 ‘信号处理模块 ’（由LPC2210和射频识别装置组成）重发数据；若校验正确，则提取车辆标签信息中的车牌号，与数据库中的车辆信息进行对比。若提取的车牌号在数据库中存在，PC机则传送信息给“控制执行机构 ”，由执行机构负责对道闸系统的操作，同时在应用程序界面显示当前通行的车辆的基本信息；若提取的车牌号在数据库中不存在，则向管理中心提示报警，做特殊处理。

　5. 结语

　本文利用ARM 嵌入式控制系统和射频识别技术结合设计了停车场的智能化管理系统，克服了用接触式 IC 卡和碰触 IC卡设计的管理系统易受恶劣环境影响、易变形损坏、不便隐蔽安装的缺陷，实现停车场不停车就可以进出场和无人化管理，方便管理人员进行调度，减轻了管理人员的劳动强度。系统具有友好的人机界面，操作方便，满足了停车场管理系统的信息化要求。

　本文作者创新点是利用ARM 嵌入式控制系统和射频识别技术结合设计了停车场的智能化管理系统，实现停车场不停车就可以进出场和无人化管理。