0   引言

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，特別是高等級(jí)公路建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，公路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量逐年增加。由于普遍的嚴(yán)重超限（超高、超寬、超長(zhǎng)、超重）運(yùn)輸，給公路運(yùn)輸帶來(lái)極大的危害，嚴(yán)重危及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全，影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)和公路運(yùn)輸?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展，但是，治超是一項(xiàng)非常復(fù)雜而艱苦的工作，目前判別車輛長(zhǎng)寬高是否超限的方法通常是依靠執(zhí)法人員攔截，通過(guò)人工檢測(cè)是否超限，在引導(dǎo)至停車場(chǎng)進(jìn)行處理，執(zhí)法效率低，很難做到全天候檢測(cè)。

圖1 原理框架圖

1   系統(tǒng)設(shè)計(jì)

車輛外輪廓尺寸檢測(cè)儀采用單片機(jī)作主控，使用ST 公司的STM32 系列的單片機(jī)^[1]，3 顆STM32 芯片^[1]采用TCP/IP 協(xié)議^[2]接受和解析3 臺(tái)激光雷達(dá)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；1 顆STM32 芯片使用RS232 與另外三顆STM32 芯片通訊，做融合計(jì)算；主控制箱通過(guò)串口與上位機(jī)通訊。圖1 為車輛外輪廓尺寸檢測(cè)儀原理框架圖，圖2 為檢測(cè)原理流程圖。

圖2 檢測(cè)原理流程圖

2   硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 DP83848以太網(wǎng)通信電路

該電路采用以太網(wǎng)DP83848 芯片以太網(wǎng)芯片，魯棒性好、功能全、功耗低的10/100Mbps 單路物理層（PHY）器件。支持MII 和RMII，使設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單靈活；同時(shí)支持100BASE~T 和100BASE~T 以太網(wǎng)外設(shè)。電路圖如圖3。

圖3 DP8348以太網(wǎng)通信電路

3   嵌入式軟件設(shè)計(jì)

3.1 TC/IP數(shù)據(jù)接收與發(fā)送流程

激光雷達(dá)設(shè)備內(nèi)部集成TCPSocket Server， 通過(guò)TCP SocketClient 端登錄方式獲取數(shù)據(jù)和發(fā)送指令信息。其中三顆STM32 芯片通過(guò)TCP/IP 方式^[3]，以客戶端登錄。

每隔一秒發(fā)送一次心跳數(shù)據(jù)以保證在線狀態(tài)，激光雷達(dá)以50 Hz 的頻率發(fā)送掃描數(shù)據(jù)到客戶端，客戶端根據(jù)協(xié)議解析出相應(yīng)的命令。圖4表示激光雷達(dá)發(fā)送掃描數(shù)據(jù)的流程。

3.2 串口數(shù)據(jù)流程

串口數(shù)據(jù)接收與發(fā)送分兩部分，主控制箱內(nèi)部STM32 芯片之間數(shù)據(jù)通信和主控制箱與上位機(jī)通信；三顆STM32 芯片在分別接收到三臺(tái)雷達(dá)設(shè)備數(shù)據(jù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)協(xié)議解析數(shù)據(jù)包，解析出命令字，再根據(jù)命令字獲取有效數(shù)據(jù)部分，考慮到TCP 神奇的40 ms，在接收數(shù)據(jù)包會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)粘包與分包現(xiàn)象，所以需對(duì)每筆數(shù)據(jù)包做處理，解析完得到有效的掃描數(shù)據(jù)再通過(guò)串口發(fā)送給主核心控制芯片，用于融合計(jì)算；在主核心控制芯片計(jì)算得到有效的長(zhǎng)、寬、高信息，通過(guò)串口發(fā)送到上位機(jī)，上位機(jī)負(fù)責(zé)接受與顯示。

圖4 激光雷達(dá)發(fā)送掃描數(shù)據(jù)

4   結(jié)語(yǔ)

利用激光高速掃描的特點(diǎn)，能夠精確檢測(cè)到跟車駛?cè)霑r(shí)兩車的間隙位置，并對(duì)跟車的車輛進(jìn)行準(zhǔn)確的分離及準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)車輛的輪廓信息，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)與車輛的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，保證車輛隊(duì)列的正確性，不多車，不漏車；可廣泛地應(yīng)用于固定式治超站、高速公路入口治超站、非現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法站的車輛長(zhǎng)超寬超高檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李明,康靜秋,賈智平.嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的研究與開(kāi)發(fā)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2002,38(16):118-121.

[2] 黃克亞.ARM Cortex-M3嵌入式原理及應(yīng)用——基于STM32F103微控制器[M].北京:清華大學(xué)出版社,2020.

[3] STEVENS W R.TCP/IP詳解 卷1:協(xié)議[M].2版.譯:范建華,等.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年3月期）