引 言
隨著汽車的設(shè)計普及，汽車停車難問題逐漸顯現(xiàn)，基于目前很多城市的物聯(lián)網(wǎng)行政單位、商務(wù)辦公場所、城市車位飯店賓館、餐飲娛樂場所、車站碼頭、電影院、醫(yī)院、風(fēng)景名勝景區(qū)、公園、商業(yè)購物中心、大型批發(fā)市場、農(nóng)貿(mào)市場等大型公共場所的車位無法滿足人們的停車需求 [1]。由于停車問題無法得到有效解決，車輛亂停亂放的現(xiàn)象隨之加劇。 停車難 緊跟 行車難 已成為當(dāng)前阻礙城市道路交通發(fā)展的又一普遍性問題。
鑒于以上現(xiàn)狀，我們搭建了一個新型網(wǎng)上交易空閑車位的平臺。利用該平臺，當(dāng)用戶需要停車時，打開手機端軟件就可立即查詢附近的空閑車位，然后通過軟件的即時通信功能實現(xiàn)與其所有者的交流和洽談，而后通過在線支付功能進行交易，最后車位所有者可以使用軟件的車位遠程控制功能打開自己的車位鎖，讓對方泊車入位。在臨時車輛離開時可以通知所有者關(guān)閉車位鎖，完成整個交易過程。同一停車場內(nèi)采用ZigBee 器件組網(wǎng)，不僅節(jié)約能源，操作簡便，更大大節(jié)省了車主尋找車位的時間[2]。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及原理圖
圖 1 所示為系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)和原理框圖。硬件部分的設(shè)計基于STM32F407 單片機，采用模塊化設(shè)計思想，由車位鎖、ZigBee 器件、微處理器模塊、電源模塊等構(gòu)成。
軟件部分，基于Android 系統(tǒng)開發(fā)的用戶專用App，分為兩種登錄模式，即車位擁有者和車位需求者模式。私家車位擁有者開車外出后，該車位進入空閑狀態(tài)，此時用戶可通過App 查詢，同時車位需求者抵達該目的地前可實時查詢該地區(qū)的車位空閑狀態(tài)，并通過App 進行車位租借。當(dāng)車位需求者與車位擁有者對租金達成一致后，可在線支付租金，支付完成后，車位擁有者通過App 開啟該車位，供他人使用。
2 硬件設(shè)計
2.1 微控制器
STM32系列芯片是一款高性能、低功耗、高性價比的微控制芯片，在應(yīng)用開發(fā)模擬方面應(yīng)用廣泛。ARM-Cortex-M3 內(nèi)核 STM32F103增強型 系列的時鐘頻率達 72MHz，相對于其他微控制芯片頻率較高，因此具有很大優(yōu)勢 ；較為低端的基本型時鐘頻率為 36MHz，價格低廉，基本與 16位芯片價格持平。因此，目前 STM32芯片是16位芯片產(chǎn)品用戶的最佳選擇。STM32F4系列單片機內(nèi)置 32～128K的閃存，不同于F1系列的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。當(dāng)時鐘頻率為 72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32 功耗為 36mA， 是目前市場上 32位芯片功耗最低的產(chǎn)品，0.5mA/MHz[3,4]。其他同系列產(chǎn)品STM32F407是 Cortex-M4最高 168MHz主頻帶 DSP，外圍設(shè)備的擴充量明顯增強，GPIO的功能選擇和精度都有很大提高。因此，為提高設(shè)備精確度，我們選用STM32F407作為主芯片。
2.2 WiFi模塊
WiFi 模塊是近期適用范圍很廣的芯片，建立起 WiFi 通信連接后，可接收智能終端或云端服務(wù)器的無線信號，然后通過 TCP/IP 協(xié)議解析后，透過底層模塊框架將收到的信號傳遞給微控制器，以驅(qū)動各種外設(shè)[5]。
WiFi 模塊采用慶科組件，EMW3080，工作電壓為 3.3 V， 外形尺寸為 33 mm 18 mm。這是一款低功耗WiFi 無線網(wǎng)絡(luò)模塊，它融合了業(yè)界最新的WiFi技術(shù)和微控制器技術(shù)，支持IEEE802.11b/g/n無線通信和多種節(jié)能模式，可廣泛運用于各種新型智能化電子產(chǎn)品。WiFi模塊需要在停車場連入網(wǎng)絡(luò)， 以便與云端服務(wù)器通信，由于本設(shè)備只需要完成控制功能，所以在調(diào)試過程中可事先將其通信協(xié)議綁定好工作模式，無需次次解析協(xié)議，大大簡化了微控制器的工作內(nèi)容，節(jié)約了能源和時間。WiFi模塊通信方式如圖 2所示。
2.3 ZigBee器件
隨著新一代技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。使用傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)組成系統(tǒng)往往要進行大量布線，不僅成本較高，同時功耗和操作難度也高于無線通信。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能彌補有線網(wǎng)絡(luò)的劣勢，近年來已成為國內(nèi)外的研究熱點[6]。ZigBee 技術(shù)自ZigBee 聯(lián)盟推出規(guī)范以來，便大量被各領(lǐng)域的大小企業(yè)及個人研究使用，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭等領(lǐng)域。本系統(tǒng)在硬件設(shè)計方面使用TI 公司生產(chǎn)的CC2530 芯片作為無線通信節(jié)點的核心，實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件的構(gòu)建[7]。
本系統(tǒng)只需控制機械車位鎖觸發(fā)開關(guān)，故只需要使用一位的數(shù)據(jù)傳輸，操作簡單，功耗低。ZigBee 模塊工作方式如圖 3 所示。
3 軟件設(shè)計
為了實現(xiàn)移動終端軟件設(shè)計、定位與數(shù)據(jù)接收發(fā)送功能， 文中采用Android 系統(tǒng)實現(xiàn)移動終端軟件設(shè)計，通過封裝核心類實現(xiàn)多種控制功能。
UI 設(shè)計主界面采取市面上最常用的ViewPager+Fragment設(shè)計，4 個Fragment 對應(yīng) 4 個主要功能模塊，如圖 4 所示。
（1）MapFragment 主要顯示用戶附近帶特定車位鎖的停車場位置，點擊進入二級界面后，顯示此停車場的具體車位情況。定位核心使用百度地圖 Android 定位的 SDK 中的 LBS 定位服務(wù)接口，結(jié)合手機方向傳感器共同作用。方向傳感器封 裝在 MyOrientationListener 類中 [8,9]。
（2）CarFragment 注冊顯示車輛信息，為增加使用的安 全性，軟件均采用實名制。根據(jù)頁面提示填寫要查詢的車輛 信息，如車牌號、發(fā)動機號碼、車架號等需進行實名認證。
（3）LockFragment 功能為開關(guān)車位鎖，接入機智云的 SDK，其中封裝了手機與機智云智能硬件的通信過程，SDK 通 過字典鍵值對方式進行設(shè)備控制和狀態(tài)接收 [10]。SDK 接收到 App下發(fā)的指令字后，對應(yīng)解析為設(shè)備可識別的數(shù)據(jù)，并發(fā)送 給設(shè)備。
反之，SDK 收到設(shè)備回復(fù)或上報的數(shù)據(jù)后，對應(yīng)解析為字典鍵值對上報給App，從而完成鎖的開關(guān)。
（4）MeFragment 個人設(shè)置主界面具有支付、個人信息設(shè)置、緩存清理等功能，其核心為微信支付功能。
4 結(jié) 語
本文應(yīng)用典型的物聯(lián)網(wǎng)模式，將物、網(wǎng)、人充分結(jié)合組成網(wǎng)絡(luò)，并使用ZigBee 器件對功耗問題進行合理規(guī)劃。可將城市中的資源進行合理規(guī)劃利用，主要的創(chuàng)新點在于順應(yīng)了時代技術(shù)潮流，解決了生活中的實際問題，可切實解決城市資源無法充分利用的問題，緩解了當(dāng)今比較嚴峻的車位形勢。
