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基于RT-Thread物联网架构的交通信号控制器设计与开发
| 论文题名： | 基于RT-Thread物联网架构的交通信号控制器设计与开发 |
| 关键词： | 交通信号控制器;硬件设计;软件开发;物联网 |
| 摘要： | 随着硬件终端计算能力不断提高、5G、物联网等技术的发展，使得交通信号控制机朝着更加轻量化、集成化的方向发展。本论文所撰写内容以设计开发轻量化的交通信号控制器为背景，通过元器件的选型、电路图的优化改进以及软件优化设计来提高交通信号控制器的交通信号控制性能。本论文的研究对象是交通信号控制器，即交通信号控制机的控制主机，首次将RT-Thread物联网操作系统应用于交通信号控制领域，并对交通信号控制器硬件平台进行了优化。 本论文在调研分析交通信号控制机的研究和发展现状基础上，提出了基于RT-Thread物联网架构的交通信号控制器设计与开发，确定了论文的主要研究内容、研究路线和设计指标。本论文主要做了以下工作： （1）交通信号控制器采用物联网的采集感知层、传输控制层和应用管理层三级架构，其中采集感知层选用线圈检测方式采集交叉路口的车流量信息；传输控制层采用以太网进行通信，交通信号控制器将数据传输到上位机并对交通信号灯进行控制；应用管理层采用现有的上位机模拟软件，可对传送到上位机的数据信息进行保存、处理以及运算。传输控制层主要针对交通信号控制器的软硬件设计，是本论文论述的重点。 （2）根据交通信号控制器的设计需求，介绍了交通信号控制器的逻辑结构和工作原理，采用模块化和自下而上的设计思想，提出交通信号控制器的整体设计实现方案，并实现多时段控制和感应控制的配时方案。在与现有交通信号控制主机性能进行比较的基础上，结合ARM系列64位i.MX RT1052处理器的优点，采用i.MX RT1052核心板模块和STM32F103VCT6芯片分别作为主控板和灯控板的核心元件，给出了详细的硬件设计。交通信号控制器采用以太网口、RS-232接口、RS-485接口进行通信。软件方面，采用模块化的设计思想和多线程机制，完成了系统内核在i.MX RT1052核心板模块上的移植、设备驱动程序开发和虚拟文件系统移植；采用TCP/IP协议，基于RT-Thread物联网操作系统和LwIP协议栈开发以太网通信程序，实现了多时段控制和感应控制。此外，可通过硬件故障检测保障交通信号控制器正常运行。 （3）对所完成的交通信号控制器硬件和软件进行模拟测试验证和结果分析，主要针对主控板和灯控板测试，然后是对多时段控制和感应控制功能的测试，测试结果符合预期的交通信号控制器的基本要求。 |
| 作者： | 乔洪帅 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 郭海锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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