引言

　　随着城市交通的迅速发展，机动车流量急剧增加，使得交通管理面临着新的挑战，由于某些驾驶员交通法律意识淡薄，为达目的闯红灯行驶，特别是在无交警值守的区域，问题更为严重。电子警察系统，就是将在交通路口抓拍到的违章照片传回控制中心，进行分析处理和保存，并作为违章证据处罚违规的司机。电子警察系统在实现警务工作网络化、现代化、智能化进程中有着重要作用。电子警察一般由三大部分组成，一是照片拍摄部分；在红灯信号期间，控制器控制数码相机拍摄违章车辆照片，并存储到相机存储卡上。二是照片传输部分；将数码相机存储卡中的相片传送回监控中心。三是照片处理部分；在控制中心，工作人员将照片进行统计处理。照片传输部分常用的方法有人工取图、基于PC的工控机传送两种。人工取图方式耗费大量人力，无法及时获取照片，无法实现自动化操作；基于PC的工控机传送方式，成本高，体积大，安装不方便。基于ARM的嵌入式系统的出现解决了以上两种传送方式中的存在的缺点。

　　本文主要研究介绍：(1)嵌入式系统的结构；(2)如何利用嵌入式操作系统和ARM处理器构建电子警察照片传输设备；(3)介绍此设备的实际应用。

　　嵌入式系统的结构

　　嵌入式系统是一个硬件和软件的集合体，由嵌入式微处理器、嵌入式操作系统以及承载操作系统的硬件平台组成。嵌入式系统软硬兼施，互利互惠，融为一体。

　　嵌入式操作系统

　　嵌入式操作系统是嵌入式系统的控制中心，主要用于对系统软硬件调度管理和人机界面加以控制。

　　·嵌入式系统的引导程序

　　嵌入式系统中引导程序(Bootloader)的作用与PC的BIOS(Basic Input Output System)相似，通过引导程序可以完成对ARM板上的主要部件CPU、SDRAM、Flash、串口等进行初始化操作，并能完成下载文件，Flash擦写等操作。一个功能完善的引导程序相当于一个微型的操作系统。

　　操作系统内核运行之前，引导程序完成加载内核和一些辅助性的工作，然后跳转到内核代码的起始地址并执行。引导程序可以初始化硬件、建立内存空间映射，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便最终调用系统内核。简言之，Bootloader为操作系统提供硬件资源信息，并进一步加载、引导操作系统。

　　引导程序通常固化在FLASH或ROM中，基于ARM内核的CPU在复位时通常从地址0x00000000取第一条指令。因此，基于ARM的嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备被映射到这个地址上。系统上电后首先执行Bootloader程序。如图1所示是一个装有Bootloader、内核参数、内核映像和根文件系统映像的固态存储设备空间分配结构图。

　　·嵌入式系统的硬件系统

　　与PC硬件相比，嵌入式系统的硬件系统具有如下特点：

　　(1) 体积小，成本低，集成度高。嵌入式系统去除冗余，力争用最少的硬件资源完成目标功能。

　　(2) 功耗低，电磁兼容性好，能在恶劣的条件下工作，死机后能够快速重启。

　　(3) 面向特定的应用。

　　嵌入式系统的硬件平台在价格、功能、体积、能耗等方面都有严格限制。

　　通常，嵌入式系统硬件平台主要分为2大部分：一部分为系统主板，为基于ARM的最小系统，包括CPU、Flash、SDRAM、串口等最基本部分；另一部分为系统扩展，提供用于完成各种不同功能的硬件模块。如存储设备，闪存(Flash Memory)；通信设备以太网卡，USB控制器等。

　　·嵌入式系统中的软件

　　嵌入式系统软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通信协议、数据库系统和应用软件等。嵌入式系统的软件部分具有以下特点：

　　(1) 软件代码要求高质量、高效率和高可靠性。在嵌入式系统中，软件的运行空间有限，内存空间十分宝贵，在程序设计时需要时刻考虑软件的运行效率。由于嵌入式设备的工作环境多变，因此嵌入式软件设计需要有质量高、可靠性高的代码作为保障。

　　(2) 嵌入式软件开发与硬件紧密联系。嵌入式软件的开发是针对特定的硬件平台进行的，它牵扯到硬件驱动方面的一些软硬件结合部分。

　　(3) 软件要求固化。为了提高执行速度和系统的可靠性，大多数嵌入式系统软件需要固化到系统板的Flash或ROM中。

　　此外，嵌入式系统软件还需要具有异常处理，快速复位的特点。在实时系统中，软性必须具有对实时多任务很强的支持能力，快速响应并将执行时间减少到最低限度。

　　系统功能与设计

　　系统功能

　　本着既能满足电子警察照片采集传输的实际需要，又尽量节约资源的原则，本系统提供如下功能：

　　(1) 上位机服务器。向终端发出数据和命令；接收终端上传的照片并进行保存处理。可实现人工操作、自动定时操作、单终端控制、所有终端控制功能。

　　(2) 采集照片。终端设备从数码相机中将照片采集到本地存储器中，以保证在照片传输过程中不影响数码相机正常工作。

　　(3) 照片传送。通过网络将照片传送至上位机服务器，实现传输智能化。

　　(4) 网络检测。终端设备能够检测网络通断，保证数据传输正确。

　　(5) 在线更新。通过上位机可以对终端设备进行参数修改，软件升级。

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