專利名稱：道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置及其數據傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網絡技術應用,特別涉及一種道路交通狀態(tài)信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置及 其數據傳輸方法。
背景技術：
道路交通信息采集的物理基礎是物理傳感器。目前，在道路交通系統(tǒng)中，所用傳感器類 型多，如環(huán)形線圈傳感器、視頻圖像傳感器、微波傳感器、紅外傳感器、超聲傳感器等等。準確獲取道路交通狀態(tài)，傳感器的使用也是重要因素?，F(xiàn)有傳感器的使用的特點為-*多種傳感器為一種應用服務和一種傳感器為多種應用服務。例如交通管理中用到線 圈傳感器、微波傳感器、超聲傳感器等等；同時線圈傳感器的數據除了用于交通控 制以外，還用于對交通狀態(tài)信息發(fā)布、交通量誘導、交通服務評價等方面的應用。*傳感器部署相互獨立，功能單一，例如視頻監(jiān)控需要單獨的光網絡進行傳輸、環(huán)行 線圈通過交通控制系統(tǒng)進行傳輸、雷達、紅外傳感器都有自己一套傳輸裝置?，F(xiàn)有傳感器部署和運用的問題為*占用網絡資源巨大，每種傳感器都要配置單獨的數據傳輸線，布線工作成為傳感器 部署的主要工作；*現(xiàn)有傳感器部署方式產生了海量異構數據，由于現(xiàn)有傳感器缺乏在線處理能力，這 些數據都需要通過數據傳輸網絡上傳至交管中心，因此對于數據傳輸網絡資源要求 高；*現(xiàn)有傳感器部署方式產生的海量數據對后臺系統(tǒng)的處理能力要求極高并導致面向全局綜合應用的集成復雜性日益增加； *現(xiàn)有傳感器缺乏在線處理能力，智能交通系統(tǒng)的各種應用需要的交通狀態(tài)信息又不能在線、實時、準確地獲取。我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展迫切要求改變現(xiàn)有的交通狀態(tài)信息采集的方式。將現(xiàn)有交通狀態(tài)信息采集的傳感器構成交通狀態(tài)獲取的傳感器網絡是解決現(xiàn)有問題的最佳途徑之一。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的技術存在的缺陷，提供一種可以在同一裝置中接入多源異構 傳感器，提供具有現(xiàn)場總線通訊和數據網絡通訊能力，并具有在線數據處理能力的傳感器節(jié) 點裝置，使現(xiàn)有傳感器構成傳感器網絡，能夠提供覆蓋道路交通空間和時間的綜合交通狀態(tài)倍息。為達到上述目的，本發(fā)明提供的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，包括數字信號 處理器DSP和與所述數字信號處理器DSP分別相連的網絡通訊控制器和CAN通訊控制器， 其中-所述網絡通訊控制器用于在所述數字信號處理器DSP控制下與通訊網絡進行數據通訊， 所述CAN通訊控制器用于與帶CAN接口的裝置進行通訊，所述數字信號處理器DSP用于完成對所述網絡通訊控制器、所述CAN通訊控制器相應 控制和數據處理。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其中所述網絡通訊控制器由以太網控制 器、隔離變壓器、RJ45接口構成。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其中所述數字信號處理器DSP包括一個 eCAN控制模塊，所述CAN通訊控制器由eCAN控制模塊、光耦隔離器，CAN控制器接口 構成。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其中所述數字信號處理器DSP連接有信 號調理電路，所述信號調理電路用于對模擬量輸出的傳感器、開關量輸出的傳感器和脈沖序 列輸出的傳感器的輸入信號進行變換，以滿足數字信號處理器DSP對輸入信號的要求。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其中所述數字信號處理器DSP連接有串 行通訊接口電路，所述數字信號處理器DSP還包括一個SCI模塊，所述串行通訊接口電路包 括SCI模塊、光耦隔離器、RS232收發(fā)器，所述串行通訊接口電路用于短距離傳送數據以及 維護和調試節(jié)點裝置。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其中所述數字信號處理器釆用型號為 TMS320F2812的芯片，所述以太網控制器采用型號為CS8900A的芯片，所述隔離變壓器采 用型號為HR601627，所述CAN控制器接口采用型號為PCA82C250，所述光耦隔離器型號為 6N137，所述RS232收發(fā)器型號為MAX3232。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其中所述網絡通訊控制器使用NTCIP協(xié) 議進行網絡通訊，所述CAN通訊控制器使用CAN協(xié)議進行數據傳輸采集。本發(fā)明的另一目的是克服現(xiàn)有的技術存在的缺陷，提供一種道路交通信息采集傳感器網 絡節(jié)點裝置的數據傳輸方法。為達到上述目的，本發(fā)明提供的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置的數據傳輸方法， 該方法將傳感器輸入信號經CAN通訊控制器和/或信號調理電路輸入至數字信號處理器DSP， 并由網絡通訊控制器將數字信號處理器DSP處理的數據通過通訊網絡傳輸至交管中心計算機，該方法執(zhí)行如下步驟步驟l，裝置初始化，包括DSP初始化、網絡通訊控制器初始化、CAN控制器初始化； 步驟2，所述DSP通過所述網絡通訊控制器接收交管中心計算機發(fā)送的命令，解析該命令，是否進行傳感器數據采集，如果是，則轉入下一步；否則，向交管中心計算機發(fā)送査詢消息或者等待；步驟3，如果交管中心計算機的命令是指示CAN總線進行數據傳輸，則啟動所述CAN 通訊控制器進行數據傳輸；如果是進行直接數據采集，則啟動所述信號調理電路采集數據； 步驟4，存儲并檢査傳感器數據存儲量是否達到要求，如果是，則停止數據采集，清理內存，并轉入步驟6;否則繼續(xù)操作；步驟5，進行數據處理，所述DSP處理所采集的傳感器數據，并存儲處理結果；步驟6，依照交管中心計算機的命令，將傳感器數據信息通過所述網絡通訊控制器向交管中心計算機進行數據傳輸；步驟7，返回到步驟2，等待下一次數據采集處理。本發(fā)明數據傳輸方法，其中所述CAN通訊控制器進行數據傳輸的步驟是 A、發(fā)送流程步驟l，初始化所述DSP及其eCAN模塊，包括(1) 使能CAN模塊時鐘，(2) 設置CANTX和CANRX作為CAN通訊弓|腳，(3) 配置位時間配置寄存器CANBTC，(4) 配置接收屏蔽寄存器CANGAM,(5) 配置主控寄存器CANMC，(6) 清除消息控制寄存器MSGCTRLn的所有位； 步驟2配置發(fā)送郵箱，包括(1) 清除發(fā)送請求置位寄存器CANTRS中相應的位；(2) 清除郵箱使能寄存器CANME中相應的位，屏蔽郵箱；(3) 裝載郵箱的消息標志符寄存器MSGID;(4) 寫數據長度到消息控制區(qū)寄存器MSGCTRL的數據長度代碼DLC區(qū)；(5) 設置郵箱使能寄存器CANME中相應的位使能郵箱。 步驟3發(fā)送消息，包括(1) 寫消息到相應的發(fā)送郵箱的數據區(qū)；(2) 在發(fā)送請求寄存器CANTRS中設置相應的標志位啟動消息發(fā)送；(3) 等待發(fā)送響應寄存器CANTA中相應的郵箱發(fā)送響應標志位置位；(4) 成功發(fā)送或者中止發(fā)送后，模塊將發(fā)送請求置位寄存器CANTRS的相應為復位; 步驟4發(fā)送結束，返回調用處；B、接收流程步驟l初始化所述DSP及其eCAN模塊，包括(1) 使能CAN模塊時鐘，(2) 設置CANTX和CANRX作為CAN通訊引腳，(3) 配置位時間配置寄存器CANBTC，(4) 配置接收屏蔽寄存器CANGAM，(5) 配置主控寄存器CANMC;(6) 清除消息控制寄存器MSGCTRLn的所有位。步驟2配置接收郵箱，包括(1) 清除郵箱使能寄存器CANME中的相應位，屏蔽郵箱；(2) 寫標志符到相應的消息標志寄存器MSGID;(3) 如果消息標志寄存器MSGID的接收屏蔽寄存器使能位AME置1，則相應的接 收屏蔽必須進行配置；(4) 設置郵箱方向寄存器CANMD，將相應的郵箱配置位接收郵箱；(5) 如果郵箱中數據受保護，需要對覆蓋控制寄存器CANOPC進行配置；(6) 設置郵箱使能寄存器CANME中的相應位，使能郵箱。 步驟3接收消息查詢相應的郵箱對應的接收消息掛起寄存器CANRMP中的相應位RMPx是否置1 ，如 果是則表明郵箱接受數據完成，否則接收尚未完成，繼續(xù)査詢。 步驟4接收結束，返回調用處。本發(fā)明數據傳輸方法，其中所述網絡通訊控制器進行數據傳輸的步驟是步驟l初始化所述網絡通訊控制器；步驟2檢測是否有來自網絡的數據，如果有則步驟3，否則步驟7;步驟3判斷是否是ARP地址解析協(xié)議數據，若是則轉入ARP處理程序，完成后繼續(xù)；否則步驟2;步驟4判斷是否是UDP用戶數據報協(xié)議數據，若是則轉入UDP處理程序；完成后轉入步驟6;否則步驟5;步驟5判斷是否是TCP傳輸控制協(xié)議數據，若是則程序轉入TCP處理程序，完成后轉入步驟6;步驟6最后將處理后的數據送入所述DSP進行處理，完成后轉入步驟2;步驟7檢測所述DSP是有需要發(fā)送的數據，若有則轉入步驟8，否則轉入步驟2;步驟8如果有且選擇UDP協(xié)議，則按照UDP協(xié)議處理，將數據發(fā)送到交管中心計算機；然后轉入步驟2，否則轉入步驟9;步驟9是否為TCP協(xié)議，若是則按照TCP協(xié)議處理，將數據發(fā)送到交管中心計算機， 發(fā)送后轉入步驟2，否則轉入步驟2。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置及其數據傳輸方法的優(yōu)點在于由于將現(xiàn) 有傳感器構成傳感器網絡，采用傳感器節(jié)點裝置接入現(xiàn)有傳感器，并且對其進行處理，將處 理結果通過數據網絡接口傳輸至交管中心計算機。該裝置改變了目前交通信息單一、單功能 采集的方法，滿足交通管理對綜合交通信息的需求，可廣泛應用于現(xiàn)有道路交通信息的采集 系統(tǒng)中。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置的特點有*具有底層現(xiàn)場總線通訊和上層數據網絡通訊的功能，能夠滿足實時性要求高的數據通訊和大容量數據通訊的需求，； *具有在線接入模擬量輸出、開關量輸出和脈沖序列量輸出的傳感器，包含了目前道 路交通信息采集常用的傳感器的類型，如線圈傳感器、微波傳感器、超聲傳感器、 紅外傳感器等；*該裝置能夠在線處理多源異構傳感器信息，能夠進行在線融合得到區(qū)間交通狀態(tài)信息，滿足交通管理所需要的數據類型和信息特征。 下面結合實施例參照附圖進行詳細說明，以求對本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點得到更深入 的理解。


圖1為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置結構及其構成的交通信息采集系統(tǒng)的方框圖；圖2為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置接入各類傳感器的方框圖； 圖3為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中CAN通訊控制器方框圖； 圖4為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中網絡通訊控制器方框圖； 圖5為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中CAN通訊控制器的電路原理圖； 圖6為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中串行通訊電路原理圖； 圖7為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中網絡通訊控制器的電路原理圖； 圖8為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中DSP的電路原理圖； 圖9為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中信號調理電路的電流電壓變換電 路原理圖；圖10為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中信號調理電路的電壓調理電路 原理圖；圖U為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置中信號調理電路的電平變換電路 原理圖；圖12為本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置數據處理的流程圖； 圖13為本發(fā)明中CAN通訊控制器進行數據接收的流程圖； 圖14為本發(fā)明中CAN通訊控制器進行數據發(fā)送的流程圖； 圖15為本發(fā)明中網絡通訊控制器進行數據發(fā)送的流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供的面向道路交通狀態(tài)信息采集的傳感器網絡節(jié)點裝置采用的技術方案，包括 數字信號處理器DSP和網絡通訊控制器、CAN通訊控制器和/或信號調理電路和/或串行接口 電路。網絡通訊控制器用于DSP與通訊網絡進行大數據量通訊；CAN通訊控制器用于與帶 CAN接口的裝置進行實時性高的現(xiàn)場總線級通訊，包括采集帶CAN接口的傳感器數據；信 號調理電路對模擬量傳感器、開關量傳感器和脈沖序列傳感器的輸入信號進行變換,滿足DSP 對輸入信號的要求。該裝置能夠接入多類型傳感器，使現(xiàn)有道路交通狀態(tài)獲取的傳感器構成 網絡，具有實時性數據通訊和大容量數據通訊的功能，具有數據處理功能，能獲取區(qū)間交通 狀態(tài)信息，滿足交通管理對綜合交通信息的需求。參見圖l，將現(xiàn)有傳感器構成傳感器網絡，采用傳感器節(jié)點接入現(xiàn)有傳感器，并且對其進 行處理，將處理結果通過數據網絡接口傳輸至上層計算機。網絡節(jié)點裝置以DSP TMS320F2812為核心，包括與所述數字信號處理器DSP分別相連的CAN通訊控制器、網絡通訊控制器、信號調理電路、串行接口電路。CAN通訊控制器用 于與帶CAN接口的裝置進行通訊，帶CAN接口的裝置也包括帶CAN接口的傳感器，如帶 CAN接口的地磁式傳感器；CAN通訊控制器由數字信號處理器DSP中的eCAN控制模塊、 光耦隔離器6N137和CAN控制器接口 PCA82C250構成。網絡通訊控制器用于在所述數字信 號處理器DSP控制下與通訊網絡進行數據通訊，網絡通訊控制器由以太網控制器CS8900A、 隔離變壓器HR6(H627、 RJ45接口構成。數字信號處理器DSP用于完成對網絡通訊控制器、 CAN通訊控制器相應控制和數據處理。串行通訊接口電路包括數字信號處理器DSP中的SCI 模塊、光耦隔離器6N137和RS232收發(fā)器MAX3232，串行通訊接口電路用于短距離傳送數 據以及維護和調試節(jié)點裝置。信號調理電路用于對模擬量輸出的傳感器、開關量輸出的傳感 器和脈沖序列輸出的傳感器的輸入信號進行變換，以滿足數字信號處理器DSP對輸入信號的 要求。下面以實施例對本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置進行詳細說明。參見圖2，交通信息采集的傳感器分為帶CAN接口的傳感器和傳統(tǒng)不帶CAN接口的傳 感器。帶CAN接口的傳感器，如帶CAN接口的地磁傳感器，經過傳感器網絡節(jié)點的CAN 通訊控制器將數據輸入到網絡節(jié)點裝置中。不帶通訊接口的傳感器，包括模擬量輸出的傳感 器，如溫度傳感器、超聲傳感器，開關量輸出的傳感器如線圈傳感器，脈沖序列輸出的傳感 器如視頻傳感器等分別經過信號調理電路如電流電壓變換電路(針對電流輸出的模擬量傳感 器如AD590)、電壓調節(jié)電路(針對電壓輸出傳感器如超聲傳感器)、電平變換電路(針對開 關量輸出傳感器如線圈傳感器和脈沖序列傳感器如視頻傳感器)進入傳感器網絡節(jié)點。CAN通訊控制器用于將帶CAN接口的傳感器的數據輸入到網絡節(jié)點并與帶CAN接口 的裝置進行實時性要求高的現(xiàn)場總線級數據通訊。參見圖3和圖5,CAN通訊控制器包括DSP 中的eCAN模塊、光耦隔離器6N137、 CAN控制器接口 PCA82C250連接而成。CAN通訊控 制器與DSP的連接為進入DSP的信號是CANRXA，從DSP發(fā)出信號是CANTXA。 CAN 通訊控制器使用CAN協(xié)議進行傳感器數據采集。網絡通訊控制器用于節(jié)點裝置與交管中心計算機進行數據和指令通訊，包括與DSP通 過總線依次相連的以太網控制器CS8900A、隔離變壓器HR601627和RJ45接口。參見圖4 和圖7，與DSP的連接為-數據總線D0 D15，地址線CSA1 3，控制線xzcsOandl、 XRD 、 XWE。網絡通訊控制器使用NTCIP總線協(xié)議進行網絡通訊。串行通訊接口電路包括SCI模塊、光耦隔離器6N137、 RS232收發(fā)器MAX3232。參見圖 6，用于節(jié)點裝置短距離傳送數據，以及節(jié)點裝置的維護和調試。信號調理電路包括具有電流電壓變換電路、電壓調節(jié)電路、電平變換電路。參見圖9， 電流模擬量輸出的傳感器信號調理電路包括電流電壓轉換電路和電壓調節(jié)電路。參見圖10， 電壓模擬量輸出的傳感器信號調理電路包括電壓調理電路。參見圖ll，開關量輸出的傳感器 信號調理電路包括電平變換電路。下面對本發(fā)明多傳感器信息進行數據傳輸方法進行詳細說明如下。將網絡采集的傳感器信息由CAN通訊控制器和/或信號調理電路輸入傳感器網絡節(jié)點裝 置，并由網絡通訊控制器將所處理的數據通過網絡傳輸至交管中心計算機，該方法執(zhí)行如下 步驟步驟l,裝置初始化，包括DSP及相關外圍芯片初始化、網絡通訊控制器初始化、CAN 控制器初始化；步驟2，所述DSP通過所述網絡通訊控制器接收交管中心計算機發(fā)送的命令，解析該命 令，是否進行傳感器數據采集，如果是，則轉入下一步；否則，向交管中心計算機發(fā)送查詢 消息或者等待并轉入步驟2;步驟3,如果交管中心計算機的命令是指示CAN總線進行數據傳輸，則啟動所述CAN 通訊控制器進行數據傳輸；如果是進行直接數據采集，則啟動所述信號調理電路采集數據；步驟4，存儲并檢查傳感器數據存儲量是否達到要求，如果是則停止數據采集，清理內 存，并轉入步驟6;否則繼續(xù)操作；步驟5，進行數據處理，所述DSP處理所采集的傳感器數據，并存儲處理結果；步驟6，依照交管中心計算機的命令，將傳感器數據信息通過所述網絡通訊控制器向交 管中心計算機進行數據傳輸；步驟7,返回到步驟2，等待下一次數據采集處理。在這一方法的實施例中CAN通訊控制器進行數據傳輸的方法是A、發(fā)送流程步驟l，初始化所述DSP及其eCAN模塊，包括(1) 使能CAN模塊時鐘，(2) 設置CANTX和CANRX作為CAN通訊引腳，(3) 配置位時間配置寄存器CANBTC，(4) 配置接收屏蔽寄存器CANGAM，(5) 配置主控寄存器CANMC，(6) 清除消息控制寄存器MSGCTRLn的所有位；步驟2配置發(fā)送郵箱，包括(1) 清除發(fā)送請求置位寄存器CANTRS中相應的位；(2) 清除郵箱使能寄存器CANME中相應的位，屏蔽郵箱；(3) 裝載郵箱的消息標志符寄存器MSGID;(4) 寫數據長度到消息控制區(qū)寄存器MSGCTRL的數據長度代碼DLC區(qū) (MSGCTRL.3 0);(5) 設置郵箱使能寄存器CANME中相應的位使能郵箱。 步驟3發(fā)送消息，包括(1) 寫消息到相應的發(fā)送郵箱的數據區(qū)；(2) 在發(fā)送請求寄存器CANTRS中設置相應的標志位啟動消息發(fā)送；(3) 等待發(fā)送響應寄存器CANTA中相應的郵箱發(fā)送響應標志位置位；(4) 成功發(fā)送或者中止發(fā)送后，模塊將發(fā)送請求置位寄存器CANTRS的相應為復位; 步驟4發(fā)送結束，返回調用處；B、接收流程步驟l初始化所述DSP及其eCAN模塊，包括(1) 使能CAN模塊時鐘，(2) 設置CANTX和CANRX作為CAN通訊引腳，(3) 配置位時間配置寄存器CANBTC，(4) 配置接收屏蔽寄存器CANGAM,(5) 配置主控寄存器CANMC;(6) 清除消息控制寄存器MSGCTRLn的所有位。 步驟2配置接收郵箱，包括(1) 清除郵箱使能寄存器CANME中的相應位，屏蔽郵箱；(2) 寫標志符到相應的消息標志寄存器MSGID;(3) 如果消息標志寄存器MSGID的接收屏蔽寄存器使能位AME置1，則相應的接 收屏蔽必須進行配置；(4) 設置郵箱方向寄存器CANMD，將相應的郵箱配置位接收郵箱；(5) 如果郵箱中數據受保護，需要對覆蓋控制寄存器CANOPC進行配置；(6) 設置郵箱使能寄存器CANME中的相應位，使能郵箱。 步驟3接收消息査詢相應的郵箱對應的接收消息掛起寄存器CANRMP中的相應位RMPx是否置1，如 果是則表明郵箱接受數據完成'，否則接收尚未完成，繼續(xù)査詢。 步驟4接收結束，返回調用處。參見圖16,在這一方法的實施例中，網絡通訊控制器進行數據傳輸執(zhí)行如下步驟-步驟l初始化所述網絡通訊控制器；步驟2檢測是否有來自網絡的數據，如果有則步驟3，否則步驟7; 步驟3判斷是否是ARP (Address Resolution Protocol,地址解析協(xié)議)數據，若是則轉 入ARP處理程序，完成后繼續(xù)；否則步驟2;步驟4.判斷是否是UDP (User Datagram Protocol,用戶數據報協(xié)議)，若是則轉入UDP處理程序；完成后轉入步驟6;否則步驟5;步驟5判斷是否是TCP (Transfer Control Protocol,傳輸控制協(xié)議)，若是則程序轉入 TCP處理程序，完成后轉入步驟6;步驟6最后將處理后的數據送入所述DSP進行處理，完成后轉入步驟2;步驟7檢測所述DSP是有需要發(fā)送的數據，若有則轉入步驟8，否則轉入步驟2;步驟8如果有且選擇UDP協(xié)議，則按照UDP協(xié)議處理，將數據發(fā)送到交管中心計算機； 然后轉入步驟2，否則轉入步驟9;步驟9是否為TCP協(xié)議，若是則按照TCP協(xié)議處理，將數據發(fā)送到交管中心計算機， 發(fā)送后轉入步驟2，否則轉入步驟2。本發(fā)明道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置有以下技術效果1具有底層現(xiàn)場總線通訊和上層數據網絡通訊的功能該裝置能夠通過底層現(xiàn)場總線進行實時性要求高的數據傳輸，經過處理后，經過數據網絡傳輸至交管中心計算機。2具有在線接入模擬量輸出、開關量輸出和數字量輸出的傳感器該裝置包含了目前道路交通信息采集常用的傳感器如線圈傳感器、微波傳感器、超聲傳感器、紅外傳感器等等。3具有在線處理功能該裝置能夠在線處理多源異構傳感器信息，能夠進行在線得到區(qū) 間交通狀態(tài)信息，滿足交通管理所需要的數據類型和信息特征。4具有多功能虛擬傳感器功能該裝置接入多類型傳感器并經過在線處理能夠提供綜合 交通信息，從上層計算機系統(tǒng)的角度看，該裝置就像多功能虛擬傳感器。本發(fā)明改變了目前交通信息采集的方法，從單一、單功能傳感器到多類型多功能傳感器 網絡的變化，滿足交通管理對綜合交通信息的需求。網絡節(jié)點具有接入多類型傳感器、在線 處理功能。裝置符合現(xiàn)有通訊規(guī)范，能夠廣泛應用于現(xiàn)有道路交通信息的采集系統(tǒng)中。以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明涉及精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案做 出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其特征在于包括數字信號處理器DSP和與所述數字信號處理器DSP分別相連的網絡通訊控制器和CAN通訊控制器，其中所述網絡通訊控制器用于在所述數字信號處理器DSP控制下與通訊網絡進行數據通訊，所述CAN通訊控制器用于與帶CAN接口的裝置進行通訊，所述數字信號處理器DSP用于完成對所述網絡通訊控制器、所述CAN通訊控制器相應控制和數據處理。
2. 根據權利要求1所述的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其特征在于其中所 述網絡通訊控制器由以太網控制器、隔離變壓器、RJ45接口構成。
3. 根據權利要求2所述的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其特征在于其中所 述數字信號處理器DSP包括一個eCAN控制模塊，所述CAN通訊控制器由eCAN控制模塊、 光耦隔離器，CAN控制器接口構成。
4. 根據權利要求3所述的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其特征在于其中所 述數字信號處理器DSP連接有信號調理電路，所述信號調理電路用于對模擬量輸出的傳感器、 開關量輸出的傳感器和脈沖序列輸出的傳感器的輸入信號進行變換，以滿足數字信號處理器 DSP對輸入信號的要求。
5. 根據權利要求4所述的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其特征在于其中所 述數字信號處理器DSP連接有串行通訊接口電路，所述數字信號處理器DSP還包括一個SCI 模塊，所述串行通訊接口電路包括SCI模塊、光耦隔離器、RS232收發(fā)器，所述串行通訊接 口電路用于短距離傳送數據以及維護和調試節(jié)點裝置。
6. 根據權利要求5所述的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其特征在于其中所 述數字信號處理器采用型號為TMS320F2812的芯片，所述以太網控制器采用型號為CS8900A 的芯片，所述隔離變壓器采用型號為HR601627,所述CAN控制器接口采用型號為 PCA82C250，所述光耦隔離器型號為6N137，所述RS232收發(fā)器型號為MAX3232。
7. 根據權利要求l-6任一所述的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，其特征在于其 中所述網絡通訊控制器使用NTCIP協(xié)議進行網絡通訊，所述CAN通訊控制器使用CAN協(xié)議 進行數據傳輸。
8. —種用于權利要求l-6任一所述的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置的數據傳輸 方法，該方法將傳感器輸入信號經CAN通訊控制器和/或信號調理電路輸入至數字信號處理器DSP，并由網絡通訊控制器將數字信號處理器DSP處理的數據通過通訊網絡傳輸至交管中心計算機，其特征在于該方法執(zhí)行如下步驟步驟l,裝置初始化，包括DSP初始化、網絡通訊控制器初始化、CAN控制器初始化；步驟2，所述DSP通過所述網絡通訊控制器接收交管中心計算機發(fā)送的命令，解析該命 令，是否進行傳感器數據采集，如果是，則轉入下一步；否則，向交管中心計算機發(fā)送査詢消息或者等待并轉入步驟2;步驟3，如果交管中心計算機的命令是指示CAN總線進行數據傳輸，則啟動所述CAN 通訊控制器進行數據傳輸；如果是進行直接數據采集，則啟動所述信號調理電路采集數據；步驟4，存儲并檢査傳感器數據存儲量是否達到要求，如果是則停止數據采集，清理內 存，并轉入步驟6;否則繼續(xù)操作；步驟5，進行數據處理，所述DSP處理所采集的傳感器數據，并存儲處理結果；步驟6,依照交管中心計算機的命令，將傳感器數據信息通過所述網絡通訊控制器向交管中心計算機進行數據傳輸；步驟7，返回到步驟2，等待下一次數據采集處理。
9.根據權利要求8所述的數據傳輸方法，其特征在于其中所述CAN通訊控制器進行數 據傳輸的步驟是-A、發(fā)送流程步驟l，初始化所述DSP及其eCAN模塊，包括(1) 使能CAN模塊時鐘，(2) 設置CANTX和CANRX作為CAN通訊引腳，(3) 配置位時間配置寄存器CANBTC，(4) 配置接收屏蔽寄存器CANGAM，(5) 配置主控寄存器CANMC，(6) 清除消息控制寄存器MSGCTRLn的所有位； 步驟2配置發(fā)送郵箱，包括(1) 清除發(fā)送請求置位寄存器CANTRS中相應的位；(2) 清除郵箱使能寄存器CANME中相應的位，屏蔽郵箱；(3) 裝載郵箱的消息標志符寄存器MSGID;(4) 寫數據長度到消息控制區(qū)寄存器MSGCTRL的數據長度代碼DLC區(qū)；(5) 設置郵箱使能寄存器CANME中相應的位使能郵箱。步驟3發(fā)送消息，包括(1) 寫消息到相應的發(fā)送郵箱的數據區(qū)；(2) 在發(fā)送請求寄存器CANTRS中設置相應的標志位啟動消息發(fā)送； G)等待發(fā)送響應寄存器CANTA中相應的郵箱發(fā)送響應標志位置位；(4)成功發(fā)送或者中止發(fā)送后，模塊將發(fā)送請求置位寄存器CANTRS的相應為復位; 步驟4發(fā)送結束，返回調用處； B、接收流程步驟I初始化所述DSP及其eCAN模塊，包括(1) 使能CAN模塊時鐘，(2) 設置CANTX和CANRX作為CAN通訊引腳，(3) 配置位時間配置寄存器CANBTC，(4) 配置接收屏蔽寄存器CANGAM，(5) 配置主控寄存器CANMC;(6) 清除消息控制寄存器MSGCTRLn的所有位。步驟2配置接收郵箱，包括(1) 清除郵箱使能寄存器CANME中的相應位，屏蔽郵箱；(2) 寫標志符到相應的消息標志寄存器MSGID;(3) 如果消息標志寄存器MSGID的接收屏蔽寄存器使能位AME置1,則相應的接 收屏蔽必須進行配置；(4) 設置郵箱方向寄存器CANMD，將相應的郵箱配置位接收郵箱；(5) 如果郵箱中數據受保護，需要對覆蓋控制寄存器CANOPC進行配置；(6) 設置郵箱使能寄存器CANME中的相應位，使能郵箱。 步驟3接收消息査詢相應的郵箱對應的接收消息掛起寄存器CANRMP中的相應位RMPx是否置1，如 果是則表明郵箱接受數據完成，否則接收尚未完成，繼續(xù)查詢。 步驟4接收結束，返回調用處。
10.根據權利要求8或9所述的數據傳輸方法，其特征在于其中所述網絡通訊控制器進 行數據傳輸的步驟是步驟l初始化所述網絡通訊控制器；步驟2檢測是否有來自網絡的數據，如果有則步驟3，否則步驟7;步驟3判斷是否是ARP地址解析協(xié)議數據，若是則轉入ARP處理程序，完成后繼續(xù)；否則步驟2;步驟4判斷是否是UDP用戶數據報協(xié)議數據，若是則轉入UDP處理程序；完成后轉入步驟6;否則步驟5;步驟5判斷是否是TCP傳輸控制協(xié)議數據，若是則程序轉入TCP處理程序，完成后轉入步驟6;步驟6最后將處理后的數據送入所述DSP進行處理，完成后轉入步驟2; 步驟7檢測所述DSP是有需要發(fā)送的數據，若有則轉入步驟8，否則轉入步驟2; 步驟8如果有且選擇UDP協(xié)議，則按照UDP協(xié)議處理，將數據發(fā)送到交管中心計算機； 然后轉入步驟2，否則轉入步驟9;步驟9是否為TCP協(xié)議，若是則按照TCP協(xié)議處理，將數據發(fā)送到交管中心計算機，發(fā)送后轉入步驟2，否則轉入步驟2。
全文摘要
本發(fā)明提供的道路交通信息采集傳感器網絡節(jié)點裝置，包括數字信號處理器DSP和網絡通訊控制器、CAN通訊控制器和/或信號調理電路和/或串行通訊電路。網絡通訊控制器用于DSP與通訊網絡進行大容量數據通訊，CAN通訊控制器用于與帶CAN接口的裝置進行實時性高的數據通訊，信號調理電路對模擬量傳感器、開關量傳感器和脈沖序列傳感器的輸入信號進行變換，滿足DSP對輸入信號的要求，串行接口電路用于短距離數據通訊以及維護和調試節(jié)點裝置。該裝置能夠接入多類型傳感器，使現(xiàn)有道路交通信息采集的傳感器構成網絡，具有現(xiàn)場總線級和以太網絡數據通訊功能，改變了目前交通信息采集傳感器部署和運用方式，能夠獲取綜合交通信息。
文檔編號H04L12/28GK101222400SQ20081005739
公開日2008年7月16日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權日2008年2月1日
發(fā)明者彬 國, 張和生, 強 王 申請人:北京交通大學