开发可变情报板控制系统软件（java+linux）

摘要

　　近年来我国经济水平飞速发展，道路运输得到了迅猛的发展。准确、高效地提供和发布高速公路的交通信息，确保交通畅通，给驾驶员营造一个安全可靠的行车环境是当前道路运输部门首要解决的问题。基于此，ITS（IntelligentTransportation System）智能交通系统应运而生。LED 可变情报板系统作为 ITS 的主要信息发布手段，具有非常重要的使用价值和研究价值。

　　本文研究的基于 Java 和 Linux 的可变情报板控制系统软件分为情报板操作软件和嵌入式控制软件两部分，情报板操作软件采用 Java 语言编写，在 PC 机上实现了人机交互界面，情报板控制软件以 Linux 操作系统作为其运行环境，运行在高性能 ARM 处理器上。本文首先对情报板系统软件开发环境进行简单介绍，然后讲述了情报板操作软件的各模块的功能和详细设计，其中包括界面布局、文件编辑、以太网通信和串口通信等内容。其次，详细介绍了情报板控制软件各功能模块的设计，其中包括数据通信模块、命令处理模块、文件解析模块和显示控制模块。

　　最后对 Linux 环境中涉及的进程间通信技术、文件锁技术进行了简单介绍。本文的研究工作已应用于实际项目，可以给可变情报板系统的进一步研究提供重要参考。

　　关键词：嵌入式，可变情报板系统， Linux， Java

ABSTRACT

　　In recent years,with the rapid development of China’s economy and the soar of road transport.As the premise to raise the level of economy,road transport has gained great attention by the relevant state departments. To provide and disseminate accurate and effective traffic information of highway,to ensure smooth flow of traffic, and to build a safe and reliable driving environment of the drivers are the most pressing issues of road transport department currently.Therefore,ITS (Intelligent Transportation System) came into being.Nowadays,with the development of science and technology,ITS has soon occupied important position in road management since its advent. LED CMS (Changeable Message Signs) system,which as an indispensable part of ITS,has very significant value of utilization and research.

　　In this paper,based on Java and Linux,CMS control system is pided into client and server parts, the client part uses the Java language,to realize the human-machine interaction interface in the PC.The applications of the server part utilize the Linux operating system as its development platform, running on high-performance ARM processor. Firstly, this paper gaves a brief introduction of developmental environment of CMS system.And then illustrutates the client software implementation process,including interface layout, document editing, Ethernet communication and serial communication and so on. Furthermore, according to the pision of the software functions,the paper gives a detailed description of the server-side software implementation process. At last, an outlook of inter-process communication technology and file locking technology of the server is involved.The results of this paper are already in use, and this research may provide an important reference of further study of CMS system.

　　Keywords:Embedded, CMS system, Linux,Java

　　近年来，我国经济实力突飞猛进，随之而来的道路交通也迅速发展，虽然我国在道路交通方面做了巨大努力，在道路设施等方面投入大量的资金，但交通拥挤的问题已经迫在眉睫。有数据显示，截止 2013 年上半年，我国机动车车辆数量和司机人数持续增长，国内机动车总量高达 2.52 亿，中小型汽车约占 89.3%。全国驾驶员人数高达 2.67 亿，其中中小型汽车人数高达 92.1%。

　　我国道路交通拥挤问题使得道路交通安全事故频繁发生。截止 2012 年，全国共有 8500 多万起交通安全事故发生，十年来，因交通事故死亡的人数永居世界第一。道路交通事故不仅给社会家庭带来重大灾难，也给国家的经济效益带来了巨大的损失。为了缓解交通压力，减少更多的人员伤亡，需要采用合理的技术手段有效地解决交通拥挤的问题。

　　智能交通是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务。在该系统中，车辆靠自己的智能在道路上自由行驶，公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态，借助于这个系统，管理人员可以清楚地掌握道路、车辆的行踪等信息。由于 LED 情报板集成了 LED 显示屏、微处理器、通信接口以及逻辑数字器件等部分，能够高效准确地完成信息传播等任务，所以 LED情报板作为智能交通中信息发布的重要手段，被广泛使用在城市交通、高速公路等重要领域。

　　目前，国内外对可变情报板的研究已经逐步深入。可变情报板有门架式和移动式多种产品，前者主要用于固定在高速公路入出口处的门架上，给驾驶员提供道路及天气信息；后者用于在紧急情况下，通过车载形式显示道路安全情况，维护道路畅通。

　　国家经济的发展对道路运输提出了更高的要求，同时也需要加大力度减少交通事故带来的人员伤亡等问题。可变情报板是结合了传感器技术、高速数据通信技术、数据处理技术以及控制技术等而形成的一套高效、实时、准确的道路交通信息发布系统，它可以根据需求采用有线/无线的通讯方式提供道路信息。可变情报板系统一般由监控系统、数据传输系统、情报板显示控制系统三个部分组成，监控系统以发送命令的方式对可变情报板显示系统进行远程监控。由于这些优点，可变情报板系统在道路交通方面占据重要地位，可以方便地疏导交通、提供道路以及天气等信息，有效的减少了交通事故的发生频率。

　　可变情报板系统承载着信息传输、状态监测等重要任务，国内外研究人员对可变情报板系统的研究日新月异。研究过程中对于情报板的材料选取、频率刷新、尺寸选取、安装位置等有严格的要求。根据不同的需求，显示屏可以显示红、黄、橙等不同色彩，显示色彩和亮度的搭配可以提高显示屏的可视性，提高诱导效果。

　　由于情报板使用范围广泛，其安装环境各不相同，既可以应用在人流量较大的都市，也可以应用在环境偏僻的山区。不同的应用场合决定了情报板显示内容的刷新方式有所差异，在智能交通系统中，过快的内容刷新可能给驾驶员的视觉分辨造成影响，过慢则可能造成信息的丢失等问题。故而不同场合下选择合理的显示屏的内容刷新方式是非常重要的。情报板基本以汉字显示为主，不同的点阵以及屏体的大小会影响到显示屏的显示效果，所以合理的选择屏体尺寸不仅可以使得显示屏美观得体，也可以提高显示屏的可视性。工作环境的不同以及环境光照强度的变化对显示屏的亮度提出了一定的要求，所以在特定的季节和时段内需要调整屏体的亮度，以获取最佳的文字显示效果。

　　随着科技技术的不断进步，可变情报板系统也有了非常大的提升，我国的可变情报板技术位居世界前列。但情报板作为一种信息传递和交通管理的工具，它需要功能强大的硬软件基础，也需要非常稳定的系统支持，所以对可变情报板系统软硬件的深入研究可以为情报板的研究与应用积累宝贵经验。

　　LED 可变情报板系统由情报板操作软件和情报板控制软件两部分组成，情报板操作软件采用 Java 语言编写，选用 SWT/JFace 软件工具包完成了播放表编辑软件的实现，JFace 创建在 SWT 之上，提供了强大的用户界面组件，情报板操作软件的 UI 界面就采用 JFace 设计，其中涉及出字方式、显示速度、显示内容、事件处理等信息的设置。事件处理包括文件的打开和保存，动画显示等。以太网通讯部分包括通讯网络的建立连接、命令的发送和接收，以及播放表文件的上传和下载。情报板控制软件以高性能 ARM 处理器为核心，运行在 Linux 操作系统中，采用 C++语言编写。根据软件功能可分为以太网通信、数据接收和发送、命令处理、显示控制和文件解析等五个重要模块。

开发可变情报板控制系统软件（java+linux）：

播放表内容编辑界面

播放表通信控制界面

播放表编辑软件通信界面

目录

　　摘要
　　ABSTRACT
　　插图索引
　　表格索引
　　符号对照表
　　缩略语对照表
　　目录
　　第一章 绪论
　　　　1.1 论文研究背景
　　　　1.2 论文研究意义
　　　　1.3 研究现状
　　　　1.4 论文研究内容
　　第二章 系统架构及开发平台简介
　　　　2.1 情报板操作软件软件平台介绍
　　　　　　2.1.1 Java 应用程序
　　　　　　2.1.2 GUI 开发工具包
　　　　　　2.1.3 事件处理
　　　　2.2 情报板控制软件平台介绍
　　　　　　2.2.1 嵌入式 Linux 系统简介
　　　　　　2.2.2 嵌入式 Linux 关键技术
　　　　　　2.2.3 嵌入式处理器的选择
　　第三章 情报板操作软件的设计与实现
　　　　3.1 内容编辑界面介绍
　　　　3.2 通信控制界面介绍
　　　　3.3 业务逻辑层介绍
　　　　3.4 数据层介绍
　　　　3.5 Java 中以太网通讯的实现
　　　　　　3.5.1 通信设置界面介绍
　　　　　　3.5.2 套接字通信介绍
　　　　　　3.5.3 客户端通信流程
　　　　　　3.5.4 通信协议简介
　　　　　　3.5.5 数据发送和接收
　　　　3.6 Java 中串口通讯的实现
　　　　　　3.6.1 Java 串口通信简介
　　　　　　3.6.2 串口通信类的实现
　　第四章 可变情报板控制软件的设计与实现
　　　　4.1 可变情报板控制软件设计简介
　　　　4.2 可变情报板控制软件的实现
　　　　　　4.2.1 初始化进程
　　　　　　4.2.2 以太网通信类 Socket
　　　　　　4.2.3 帧解析类 FrameParser
　　　　　　4.2.4 文件解析类 DocParser
　　　　　　4.2.5 显示控制类 Transition
　　　　4.3 进程通讯及信号机制
　　　　4.4 文件锁机制
　　第五章 总结
　　　　5.1 全文工作总结
　　　　5.2 可变情报板系统的展望
　　参考文献
　　致谢
　　作者简介
　　　　1.基本情况
　　　　2.教育背景
　　　　3.攻读硕士学位期间的研究成果

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