基于物联网的城市停车位管理系统

图2　MC13213功能框图

车载电子标签及停车位测控节点均采用Freescale公司的MC13213芯片，标签采用2.4G ZigBee无线协议传输数据，平常处于低功耗休眠状态，只有当被唤醒之后才无线发送用户的ID数据，之后立即进入休眠状态，电子标签工作电压范围20~33 V，休眠电流在10 μA以下。使用440 mAh电池,可正常工作一年以上。当停车位测控节点接收到从电子标签发来的用户ID信息时，停车位测控节点打开车位上的挡车器，并将用户ID信息无线发送至停车场主控节点，停车场主控节点再通过25 G或3 G模块将用户ID信息发送至监控中心服务器，实时更新停车位的使用信息。每个用户可随时通过电脑或手机登录服务器的网页，查询该城市的所有停车位的空闲和占用情况。当用户通过网络预订某停车位时，监控中心将该用户ID逐步传递至停车位测控节点，则在预订有效时间内，只有拥有该ID的用户到达时，停车位测控节点才打开停车位上的挡车器。若预订车位时尚无空位，则当有空位时，停车位测控器可即时将空位信息传至停车场主控节点，停车场主控节点即时通过GPRS短信通知用户。

2.2　停车场主控节点

停车场主控节点作为一个停车场网络的路由节点和主控节点，是Internet和停车场网络的接口网关。停车场主控节点主要由2个MCU控制器和两个远距离无线通信模块GTM900B（华为GPRS通信模块）和EM770W（华为WCDMA 3G通信模块）组成。以MC13213无线传感网络微控制器为核心的停车场网络主控节点负责和停车位无线传感网络通信，将相关数据帧信息通过同步信号和SCI接口发送到2.5G/3G数据收发处理模块，该模块以32位ColdFire系列芯片MCF52223为核心（MCF52223芯片具有1个USB2.0通信和3个UART接口[10]，和3G模块/2.5G模块接口比较容易），接收数据后经处理后封帧，然后通过2.5G/3G发送到监控中心的服务器中。MCF52223可以通过SCI接口和GPRS模块GTM900B进行数据通信，也可以通过USB接口和WCDMA模块EM770W通信。同时2.5G/3G模块接收到监控中心的命令数据后，交由MCF52223解析，然后将解析后的命令发送到停车位网络的主控节点。主控节点将数据发送到停车位网络中传输。

3　软件设计

3.1　停车位测控节点主程序设计

主函数流程主要有三部分，有一个网络数据帧处理队列。第一个部分主要是系统的初始化和相关变量的设置；第二个部分主要是获取车载标签信息；第三个部分查看网络数据帧处理队列中是否有数据帧需要处理，如果有则将帧送给网络数据帧处理和转发模块来进行相关操作。

3.2　停车场主控节点软件设计

3.2.1　RFZigBee接收数据模块

该部分负责接收从停车位传感网络接收相关数据，判断该数据帧的正确性和合法性，然后对数据帧进行处理，之后经SCI模块发送至2.5G/3G数据收发处理模块。

每当RFZigBee接收模块收到一个IRQ中断，中断处理程序接收数据帧，在接收数据的过程中将数据放入缓存。应用程序循环扫描缓存区，一旦发现有数据，就取出数据并进行有效性验证，然后做相应处理之后转发数据，转发数据前要先发送同步信号，保持通信的同步和稳定。已发送数据帧缓存区定时清除。

3.2.2　RFZigBee发送数据模块

该部分主要负责侦听串口数据，然后解析数据帧，同时判断数据的有效性，判断是否为2.5G/3G数据收发处理模块发送来的命令。如果数据帧合法，那么对数据帧做一定的处理，然后发送给停车位传感网络。

所以MC13213无线传感网络主控节点主要是作为停车位传感网络的路由，将停车位传感网络中需要传输的数据发送给2.5G/3G的数据收发处理模块去处理，同时将有意义的数据帧传输给对应的停车位传感网络。

(1) 中断处理函数流程

中断流程主要包括IRQ中断和UART的中断。使用了IRQ3和UART0/USB中断。通过IRQ3来同步接收串口的数据。每次IRQ3中断来时清接收计数标志为0，同时使能UART0/USB接收中断。然后UART0/USB接收中断开始接收数据，每接收一个接收计数标志就要加1，直到达到数据帧的长度之后，作对应的校验，如果正确将置对应的标志位。