基于ARM架构的地铁自动检票机控制系统的研究--《北京交通大学》2011年硕士论文
基于ARM架构的地铁自动检票机控制系统的研究
【摘要】：随着城市轨道交通的飞速发展,自动售检票系统(AFC)已经被广泛应用。过去很多AFC的核心设备和技术大多引进国外,本文以北京地铁为背景,重点研究基于ARM架构的地铁自动检票机(AGM)控制系统,并对自动检票机中的票卡回收和行人通行检测等关键技术做深入的研究。具体主要内容如下：
1)本文首先分析自动检票机在AFC大系统中的地位与作用,对自动检票机的总体需求进行分析,得出乘客、管理人员、维修人员和现场的工作人员对自动检票机各有何种需求,从而得出其控制系统应该具备的性能和功能,指导控制系统总体设计。
2)选择基于ARM9的嵌入式平台作为自动检票机控制系统的硬件基础,并在此基础上根据自动检票机的主要功能提出控制系统的硬件设计和软件设计。
3)主要实现检票机的票卡回收功能,并对相应的硬件应用电路进行设计和调试。
4)在控制系统软件开发上搭建"Platform Builder+EVC"开发的嵌入式开发环境,并对主要程序进行编写和调试,以完成票卡回收的基本功能。
5)为了提高票卡回收的效率以及步进电机运动的平稳性和快速性,本文引入步进电机的控制算法—S曲线算法,对步进电机在启动和停止阶段的加速度和速度情况进行深入的研究。
6)总结和分析现有自动检票机通行算法的优缺点,根据现有算法存在的不足对其做了进一步的理论研究。根据人体的形体特征,研究并提出闸机通道传感器新的设置方案。在此基础上,应用了事件识别技术和步态识别技术加强了对行人通行行为的识别以及行人尾随、紧贴、行人与行李夹杂等异常情况的识别。
【关键词】：
【学位授予单位】：北京交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：U231.92【目录】：
中文摘要6-7
ABSTRACT7-10
1 引言10-18
1.1 研究背景和课题意义10-11
1.2 轨道交通AFC国内外研究现状11-16
1.2.1 国外AFC的发展11-13
1.2.2 国内AFC的发展13-16
1.3 嵌入式系统介绍16-17
1.4 研究思路及内容17-18
2 AFC系统和自动检票机概述18-24
2.1 AFC系统概述18-19
2.2 自动检票机19-24
2.2.1 自动检票机类型20
2.2.2 自动检票机功能分析20-21
2.2.3 自动检票机硬件构成21-24
3 自动检票机控制系统研究24-44
3.1 自动检票机需求分析24-26
3.1.1 总体需求24-25
3.1.2 其它主要功能需求25-26
3.2 自动检票机控制系统总体设计26-30
3.2.1 主要实现功能26-27
3.2.2 总体设计27-29
3.2.3 控制系统整体设计框图29-30
3.3 自动检票机控制系统硬件设计30-36
3.3.1 硬件设计整体框图30-31
3.3.2 控制系统核心板设计31-32
3.3.3 控制系统应用电路设计32-36
3.4 自动检票机控制系统软件设计36-39
3.4.1 票卡回收单元软件功能分析36-38
3.4.2 票卡流程分析38-39
3.5 Windows CE下应用程序的开发39-43
3.5.1 Windows CE下应用程序开发工具39-40
3.5.2 物理地址的动态绑定40-42
3.5.3 Windows CE下对GPIO的操作42-43
3.6 本章小结43-44
4 基于S曲线的步进电机的精确控制44-54
4.1 步进电机常用的加减速控制算法44-46
4.1.1 梯形曲线和指数曲线算法分析44-45
4.1.2 S曲线算法45-46
4.1.3 梯形、指数形和S形曲线之间的联系46
4.2 基于S曲线的步进电机加速度和速度的控制46-50
4.2.1 抛物线形S曲线数学模型46-47
4.2.2 S曲线加减速研究47-50
4.3 给定约束下S曲线算法仿真50-52
4.4 S曲线算法在自动检票机上的应用52-53
4.5 本章小结53-54
5 地铁闸机通行算法的研究54-72
5.1 常用通行算法54-55
5.1.1 现有通行算法的优缺点54-55
5.1.2 拟解决的问题55
5.2 行人模型的建立55-58
5.2.1 人体形体标准55-57
5.2.2 通行行人模型建立57-58
5.2.3 通行行为的定义58
5.3 通道传感器设置方案58-61
5.4 行人通行的识别61-70
5.4.1 事件识别技术介绍61-62
5.4.2 定义和识别动作与行为62-66
5.4.3 通行事件的识别66-67
5.4.4 行人尾随的识别67-70
5.5 本章小结70-72
6 结论与展望72-74
参考文献74-77
作者简历77-80
教育经历77
攻读学位期间发表的论文77-80
学位论文数据集80
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ARM体系结构中实现步进电机的完全控制----毕业设计
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3秒自动关闭窗口三星 GALAXY Tab S 8.4系列于2014年上市的8.4英寸娱乐平板电脑，采用双四核处理器，配备超高清AMOLED炫丽显示屏，并有4G版本供选择
屏幕尺寸：8.4英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心+四核心
系统内存：3GB
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDMA），移动3G（TD-SCDMA），联通2G/移动2G（GSM），4G LTE
联通3G频段：850/900/1，900/2，100MHz，移动3G频段：MHz，移动2G频段：850/900/MHz，4G频段：00MHz
摄像头：双摄像头（前
小米 平板系列于2014年上市的7.9英寸家用娱乐平板，采用Tegra K1四核处理器，配备与苹果5C一样的后壳材质，并有多色可供选择
屏幕尺寸：7.9英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4（MIUI V5）
处理器核心：四核心
系统内存：2GB
存储容量：16GB
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
三星 GALAXY Tab S 10.5系列于2014年上市的10.5英寸家用娱乐平板，采用四核心+四核心处理器，配备AMOLED屏幕超高清显示屏幕
屏幕尺寸：10.5英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心+四核心
系统内存：3GB
屏幕分辨率：
网络模式：4G LTE
摄像头：双摄像头（前
屏幕尺寸：7英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：八核心
系统内存：1GB
存储容量：8GB
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDMA），联通2G/移动2G（GSM）
摄像头：双摄像头（前
微软 Surface RT 2系列是2013年9月上市的10.6英寸家用办公产品，采用Tegra 4四核处理器，搭载Windows 8.1操作系统
屏幕尺寸：10.6英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Windows RT 8.1
处理器核心：四核心
系统内存：2GB
存储容量：32GB
SSD固态硬盘
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
三星 GALAXY Tab S 10.5系列于2014年上市的10.5英寸家用娱乐平板，采用四核心+四核心处理器，配备AMOLED屏幕超高清显示屏幕
屏幕尺寸：10.5英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心+四核心
系统内存：3GB
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
摄像头：双摄像头（前
三星 GALAXY Tab 3 8.0于2013年6月上市的8英寸娱乐产品，采用双核的1.5GHz处理器及可选支持通话功能。
屏幕尺寸：8英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.2
处理器核心：双核心
系统内存：1.5GB
存储容量：16GB
Flash 闪盘
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDM
三星 GALAXY Tab S 8.4系列于2014年上市的8.4英寸娱乐平板电脑，采用双四核处理器，配备超高清AMOLED炫丽显示屏，并有4G版本供选择
屏幕尺寸：8.4英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心+四核心
系统内存：3GB
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
摄像头：双摄像头（前
三星 Galaxy Note 8.0于2013年4月上市的8英寸娱乐/通话产品，采用四核的Exynos4412处理器，可选通话功能且自带Spen触笔。
屏幕尺寸：8英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.1
处理器核心：四核心
系统内存：2GB
存储容量：16GB
Flash 闪盘
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDM
屏幕尺寸：9.7英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：八核心
系统内存：2GB
存储容量：32GB
Flash 闪盘
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDMA），联通2G/移动2G（GSM），4G TDD，4G FDD
摄像头：双摄像头（前
屏幕尺寸：7英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.2
处理器核心：四核心
系统内存：1GB
存储容量：16GB
Flash 闪盘
屏幕分辨率：
网络模式：移动3G（TD-SCDMA）
摄像头：双摄像头（前
三星 Galaxy Note Pro 12.2系列于2014年上市的12.2英寸大屏家庭娱乐平板，采用双四核处理器，2560高清分辨率屏，可选支持通话
屏幕尺寸：12.2英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心+四核心
屏幕分辨率：
摄像头：双摄像头（前置：200万像素，后置：800万像素）
产品重量：750g
GPS导航：内置GPS导航
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屏幕尺寸：7.9英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4（MIUI V5）
处理器核心：四核心
系统内存：2GB
存储容量：64GB
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
屏幕尺寸：7英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心
系统内存：1GB
存储容量：8GB
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
摄像头：单摄像头（30
三星 Galaxy Tab Pro 8.4系列于2014年上市的8.4英寸娱乐平板，采用四核2.3GHz处理器，2560超高清分辨率，可选内置3G网络
屏幕尺寸：8.4英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心
系统内存：2GB
存储容量：16GB
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
屏幕尺寸：8.9英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android5.0
处理器核心：双核心
系统内存：2GB
存储容量：16GB
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDMA），联通2G/移动2G（GSM）
摄像头：双摄像头（前
屏幕尺寸：7.86英寸
电磁式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心
系统内存：2GB
存储容量：32GB
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDMA），电信3G（CDMA2000），移动3G（TD-SCDMA），联通2G/移动2G（GSM），TD-LTE，FDD-LTE
摄像头：双摄像头（前
屏幕尺寸：9.7英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：八核心
系统内存：2GB
存储容量：16GB
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDMA），移动3G（TD-SCDMA），联通2G/移动2G（GSM），TDD-LTE，FDD-LTE
摄像头：双摄像头（前
REMIX 超级平板系列于2015年上市的11.6英寸笔记本平板电脑，采用四核的Nvidia Tegra 4处理器，IPS全贴合高清屏幕，支持卫星辅助定位。
屏幕尺寸：11.6英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android
处理器核心：四核心
系统内存：2GB
存储容量：64GB
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
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屏幕尺寸：8英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.4
处理器核心：四核心
系统内存：2GB
存储容量：16GB
屏幕分辨率：
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屏幕尺寸：8英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.3
处理器核心：四核心
系统内存：1GB
存储容量：8GB
Flash 闪盘
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDM
三星 GALAXY Tab 3 Lite系列于2014年上市的7英寸娱乐平板，采用双核处理器配置，可选支持通话功能
屏幕尺寸：7英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.2
处理器核心：双核心
存储容量：8GB
Flash 闪盘
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDMA），移动2G（GSM）
联通3G（WCDMA）频段：900/2，100MHz
移动2G（GSM）频段：850/900/1，800/1，900MHz
摄像头：单摄像头（20
联想 YOGA 平板10系列于2013年11上市的10.1英寸家庭娱乐产品，采用四核处理器，卷轴式的设计外观，可以有三种不同模式使用
￥2600 [停产]
屏幕尺寸：10.1英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.2
处理器核心：四核心
系统内存：1GB
存储容量：16GB
SSD固态硬盘
屏幕分辨率：
网络模式：联通3G（WCDM
联想 S5000系列于2013年上市的7英寸娱乐手机平板，或选支持通话功能，可内置3G/2G网络，采用MT8125四核处理器
屏幕尺寸：7英寸
电容式触摸屏，多点式触摸屏
操作系统：Android4.2
处理器核心：四核心
系统内存：1GB
存储容量：16GB
Flash 闪盘
屏幕分辨率：
网络模式：不支持3G网络
￥950[缺货]
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64位ARM架构服务器计算渐行渐近
　　日前，在　APU14北京技术创新大会上，公司服务器系统与生态系统总监Lakshmi Mandyam女士出席并共同宣布公司获得64位v8架构授权，此举标志着与在服务器处理器技术和市场拓展方面的合作更进了一步。本文引用地址：
　　&截至目前，ARM公司已经对外进行了16次用于服务器相关应用的授权。& Lakshmi Mandyam女士自豪地说， &服务器应用软件的数量巨大，完成向ARM架构的移植需要些时间，但是这一过程明显在加快。&
　　显然，相比于低功耗的ARM服务处理器设计而言，ARM架构服务器生态系统的建设同样重要，ARM公司在几年前就开始了布局。
　　　　　　　　　　　　ARM架构在服务器领域的最新进展
　　据Lakshmi Mandyam女士介绍，为了推动不同硬件平台上软件的可通用性，早在2010年3月，由ARM公司牵头成立了包括由ARM、飞思卡尔、IBM、Samsung、ST-Ericsson 及德州仪器 (TI)等半导体厂商联合的Linaro组织，主要的目标在于开发不同半导体公司系统单芯片
　　(SoC)平台的可通用软件，同时针对于各个成员推出的 ARM系统单芯片(SoC)，它开发了ARM开发工具、Linux内核以及Linux发行版(包括 Android 及 Ubuntu)的主要自动建构系统。如今，这一组织成员规模已经扩大到四类共29家企业。
　　另外，今年1月份ARM公司还宣布了服务器架构规范标准(ARM Server Base System Architecture)SBSA，参与的厂商包括Linux开发商RedHat、SUSE和Canonical，服务器制厂商惠普和戴尔，芯片制造商AMD、AppliedMicro、Cavium和德州仪器，以及虚拟化提供商Citrix。除了上述厂商，微软也参与到ARM服务器架构标准制定中，这也就意味着Windows Server和Hyper-v的ARM服务器也会很快出现。
　　ARM架构的服务器会用在哪些应用场景呢?
　　Lakshmi Mandyam女士表示，未来的服务器市场将由数据中心应用来推动，这个领域要用合适的CPU、合适的I/O和合适的存储子系统整合在一起为匹配的应用提供服务。ARM芯片在服务器或者说企业级领域会面向一些特定应用，例如存储、Web分层服务、内容分发网络(CDN)和大数据分析等对内存和I/O更敏感的应用上就有非常大的优势。
　　以对数据中心的工作负载分析为例，以前有CPU、I/O卡、网卡，而现在AMD公司提供的片上系统(SoC)&西雅图&相当于把多个功能高度集成在了一个芯片上，这将极大地改变数据中心的应用型态，降低数据中心当中服务器所占用的空间，提高集成度。
　　对于ARM架构服务器的未来发展，Lakshmi Mandyam女士预测到2017年可以占到整体服务器市场的10%，其中定制化的服务器产品将占绝大多数。
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