停车收费智能管理系统及相关应用的低功耗SoC设计开发

【摘要】路边停车收费系统已经成为现代化城市中缓解停车位压力的所普遍采用的应用方案。针对使用通用处理器构建的路边停车收费系统在功耗管理、系统复杂度、定制性等多方面存在的问题,本文提出并设计了一款基于自主设计SoC的适用于路边停车收费系统的终端方案。本文在分析了目前停车收费系统的基本架构和功能需求的基础上,以OC8051开源IP核为基础,在其上集成MP3解码器、USB控制器、SPI控制器、RTC单元、键盘接口控制器等外围设备控制器,并通过处理器接口扩展RFID读卡器、磁卡刷卡器、LCD显示屏、热敏打印机、GSM通讯模块等外围设备,构建了一个完整的停车收费系统硬件方案。之后针对该系统编写了适用于停车收费系统驱动程序和系统软件。最终在基于FPGA的原型平台上对整个系统的功能和性能进行了验证,证明了整个系统的设计方案和具体实现的可行性。本论文工作的主要成果体现在以下几个方面：1、针对停车收费系统终端低功耗的应用需求,在SoC的设计上采用了多种低功耗优化方法,如使用结构简单的OC80518-ibt微处理器作为系统的控制核心,使用多种低功耗后端优化方法,使用软硬件协同设计的方法平衡软件和硬件的功耗,使得整个系统的功耗降到最低。2、在系统设计过程中使用软硬件协同的设计方法,针对MP3解码核、外设控制器、RTC等单元的软硬件实现方案的合理划分,充分发挥了系统硬件高速、并行的优势和系统软件灵活、方便的优势,使得整个系统在性能、成本、功耗上达到了平衡,降低了整个系统的软硬件设计难度。3、使用FPGA板级验证技术,在SoC的设计过程中使用FPGA作为系统的原型平台,能够让系统在一个和实际应用环境相同的条件下对系统的软件和硬件的功能性进行验证,加快了系统的验证速度,降低了SoC系统前端设计难度。相对于其它通用SoC产品,本文所设计的SoC具有高集成度、低成本、低功耗、多功能等优点,能够满足停车收费系统终端的应用需求。
【作者】王晨；
【导师】郭东辉；
【作者基本信息】厦门大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】停车收费系统；FPGA；SoC；低功耗；OC8051；

【参考文献】
[1]张刘东.证券营业部门禁与考勤管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[2]王婧.高新技术产业开发区图书馆情报服务质量评估指标体系研究[D].河北大学,情报学,2014,硕士.
[3]顾良艳.文化全球化背景下我国文化安全问题研究[D].南京师范大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2012,硕士.
[4]乔瑞敏.以家猪为模型解析先天性外耳发育畸形的遗传机制[D].江西农业大学,动物遗传育种与繁殖,2014,博士.
[5]付红霞.提高藏汉双语教学有效性的行动研究[D].西北师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[6]张伟波.脉冲射频联合肋间神经阻滞治疗老年人胸背部带状疱疹后神经痛[D].浙江大学,麻醉学,2013,硕士.
[7]陈琛.师范大学“三教一型”中学政治教师培养模式创新研究[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[8]唐宇峰.面向全局视觉机器鱼的多目标跟踪系统的研究与实现[D].华东交通大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[9]郑峣.中国南京国际梅花节游客评价调查研究[D].南京农业大学,城市规划与设计,2012,硕士.
[10]王志,葛玉辉,盖鸿颖.基于战略视角的企业生命周期不同阶段员工绩效管理研究综述[J].江苏商论,2014,02:70-73.
[11]周野飞.Fe-Cr-C-X堆焊合金显微组织演变及其耐磨性[D].燕山大学,2013.
[12]符灵芝.古镇旅游开发研究[D].北京林业大学,旅游管理,2013,硕士.
[13]汪甫.基于3G网络的气象手机客户端服务平台研究[D].南昌大学,计算机技术（专业学位）,2012,硕士.
[14]甘宪荣.永登方言副词、助词研究[D].西北师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[15]李治国.催化臭氧氧化2，4-二氯苯氧乙酸[D].浙江大学,环境工程,2004,硕士.
[16]郑玲玲.我国民事法律中的惩罚性赔偿研究[D].山东财经大学,民商法学,2012,硕士.
[17]付兰.右美托咪啶对电点燃癫痫大鼠海马组织中SOD、MDA含量及iNOS表达的影响[D].河北医科大学,神经病学（专业学位）,2014,硕士.
[18]E.图凯莱扎,陈蓉美.用于矿块崩落法的地质统计学[J].国外采矿技术快报.1986(18)
[19]赖旭芝,潘昌忠,吴敏.一类欠驱动机械系统的全局鲁棒控制[J].控制与决策,2009,07:1023-1027+1032.
[20]王蕊.OFDM-CPM联合调制技术性能分析与研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[21]李盼盼.以二肽复合材料自组装为基础的电化学生物传感器研究[D].北京化工大学,2013.
[22]贾玉芝.蹴鞠的文化历史发展与文化保护研究[D].山东体育学院,体育教学,2011,硕士.
[23]任苗苗.电子双板环境下高中课程教学设计与实践[D].华中师范大学,现代教育技术,2013,硕士.
[24]包乌云毕力格.MIMO-OFDM系统的信道估计算法研究[D].西安科技大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[25]刘洪亮.国有油田下岗职工生活保障问题研究[D].长春工业大学,社会保障,2013,硕士.
[26]李发本.三道庄露天矿配矿管理系统研究[D].西安建筑科技大学,2004.
[27]谢丹.人造板企业成本预警系统研究[D].北京林业大学,林业经济管理,2013,硕士.
[28]郑波.基于产品协同工作平台的模具报价系统研究[D].山东大学,2005.
[29]田伟.企业核心竞争力的培育与管理研究[D].武汉理工大学,2003.
[30]赵俊忠,黄厚宽.入侵检测系统中的智能技术[J].广西师范大学学报(自然科学版),2003,01:146-150.
[31]连鹏鹄.构建库欣综合征术前疾病状态评估体系与11β-HSD2功能研究[D].北京协和医学院,泌尿外科,2014,博士.
[32]吴丽丽.我国产品责任中的纯粹经济损失研究[D].天津大学,经济法学,2013,硕士.
[33]于洋.试论中国当代版画艺术中色彩的象征性语言[D].华中师范大学,美术学,2013,硕士.
[34]魏凌.优质大学本科课堂教学特征研究[D].东北师范大学,高等教育学,2012,硕士.
[35]毕华.带有截尾数据的无重复因子试验的位置效应与散度效应分析[D].山西大学,运筹学与控制论,2004,硕士.
[36]邢鸿燕,陈凯明,周欣竹.骨料分布对混凝土水渗透系数的影响[J].中国水运(下半月),2013,10:336-337+340.
[37]张瀚予.道德环境优化研究[D].兰州商学院,思想政治教育,2014,硕士.
[38]胡姝.江苏滨海潮滩沉积物中还原无机硫和重金属的形态特征[D].复旦大学,环境科学,2012,硕士.
[39]沈艳敏.基于氨基酸衍生物配合物的合成、表征及荧光性能[D].河北师范大学,无机化学,2014,硕士.
[40]闫佩.约瑟夫·康拉德城市小说的伦理观[D].河北师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[41]樊伟.考虑多场耦合的多体系统动力学[D].上海交通大学,一般力学与力学基础,2013,硕士.
[42]徐琪.邯郸方言语音的社会语言学研究[D].北京大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[43]苟少梅.新疆1990-2010年能源消费的碳排放量测算与排放特征分析[D].新疆师范大学,人文地理学,2013,硕士.
[44]张熙.我国制浆造纸设备制造业的发展历程与展望[J].造纸信息.2005(09)
[45]王小龙.奶牛乳腺炎应激条件下乳中脂肪酸变化及其调控[D].扬州大学,畜产品安全生产与加工工程,2014,博士.
[46]刘筱蔼.RSV感染对人支气管上皮细胞炎症和基质粘附功能的影响[D].中南大学,生理学,2013,博士.
[47]马天华.局部移植人脂肪干细胞对带真皮下血管网皮片移植成活影响的实验研究[D].青岛大学,整形外科,2013,硕士.
[48]高军波,周春山,王义民,江海燕.转型时期广州城市公共服务设施空间分析[J].地理研究,2011,03:424-436.
[49]李伟杰.基于学生发展的差异教学评价研究[D].内蒙古师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[50]呂崇圓.郁達夫文学における志賀直哉の影響について[D].西安外国语大学,日语语言文学,2014,硕士.