基于PXA270與WinCE的分布式地鐵車載系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案分析

車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)與報(bào)站系統(tǒng)作為地鐵列車必不可少的配置顯得尤為重要，可以使乘客準(zhǔn)確地確定到站站點(diǎn)、緩解乏味的旅途，也可以輕松地獲得各站點(diǎn)的換乘路線、乘車指南等有意義的信息。
　　早期車載多媒體播放器多是傳統(tǒng)的磁帶收音機(jī)、CD播放器、DVD播放器等，磁帶機(jī)的缺點(diǎn)是音質(zhì)不好且由于傳動(dòng)機(jī)械的故障會(huì)出現(xiàn)卡帶的現(xiàn)象，現(xiàn)基本已淘汰。車載CD播放器最近幾年才應(yīng)用于車載系統(tǒng)，在音質(zhì)方面有了很大的提高，但只能讀取CD光盤不能下載網(wǎng)絡(luò)媒體，具有歌曲更換不便的缺點(diǎn)，同時(shí)缺少可視效果［1］。DVD是采用MPEG2標(biāo)準(zhǔn)壓縮的全數(shù)字影音光盤，它的特點(diǎn)是音質(zhì)高、畫質(zhì)高、容量大，但成本相對(duì)較高，同時(shí)也具有CD播放器媒體文件更換不便的缺點(diǎn)［2］。現(xiàn)階段的車載媒體播放系統(tǒng)多采用嵌入式技術(shù)，如以三星S3C2440A處理器為核心的車載信息服務(wù)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)信息提示、導(dǎo)航定位、多媒體播放等功能［3］。其中媒體播放多基于嵌入式流媒體技術(shù)，如通過(guò)GStreamer和RTP/RTCP流媒體協(xié)議設(shè)計(jì)流媒體播放器［4］。但此方式對(duì)于列車這種單一源多接收端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其帶寬占用高，易造成堵塞。
　　現(xiàn)有公交報(bào)站系統(tǒng)僅是音頻廣播報(bào)站，地鐵的報(bào)站提示是通過(guò)三色LED的顏色變化與音頻廣播來(lái)實(shí)現(xiàn)的，報(bào)站形式單一，且缺少換乘路線、乘車指南等信息的提示，同時(shí)與媒體播放系統(tǒng)相分離。例如通過(guò)在站臺(tái)與列車上分別放置RF無(wú)線節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站。其系統(tǒng)使用射頻與接收芯片CC1100、語(yǔ)音播放芯片VS1003和單片機(jī)控制，通過(guò)對(duì)每一個(gè)車站進(jìn)行ID編碼，利用身份識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站功能［5］。此外，也有基于ZigBee技術(shù)的定位解決方案，通過(guò)放置無(wú)線節(jié)點(diǎn)組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)射頻接收信號(hào)強(qiáng)度指示計(jì)算出所需定位的位置［6］，此方法對(duì)于實(shí)現(xiàn)報(bào)站功能成本過(guò)高。由于地鐵運(yùn)行于地下，乘客沒(méi)有可參考的建筑物標(biāo)識(shí)來(lái)判斷即將到達(dá)的站點(diǎn)，因此其報(bào)站系統(tǒng)十分重要。而實(shí)現(xiàn)地鐵的自動(dòng)報(bào)站并非易事，它不能像地面公交系統(tǒng)那樣通過(guò)GPS定位系統(tǒng)［7］來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的定位與報(bào)站。
　　針對(duì)以上問(wèn)題，本文開(kāi)發(fā)了一種基于PXA270硬件平臺(tái)與WinCE嵌入式操作系統(tǒng)的車載媒體報(bào)站系統(tǒng)。此系統(tǒng)集媒體播放、站點(diǎn)信息播報(bào)與換乘信息提示于一體，媒體文件更換方便快捷。系統(tǒng)采用分布式布局，各車載播放終端通過(guò)軟件升級(jí)后，完全可以作為車載廣播中心使用，因此進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)采用嵌入式技術(shù)，專用性強(qiáng)、特色功能易實(shí)現(xiàn)，如可根據(jù)站點(diǎn)的具體布局提示乘客換乘路線等。同時(shí)采用WinCE嵌入式操作系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)。
　　1 系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)采用Xscale PXA270芯片為核心處理器，主頻為520 MHz，SDRAM為64 MB，F(xiàn)lash為32 MB［8-9］。由于報(bào)站同步性的需要，通過(guò)IP組播的方式將站點(diǎn)信息與媒體文件傳輸至各節(jié)車廂，這樣既方便了多媒體文件的更新，同時(shí)也減少了系統(tǒng)的成本。系統(tǒng)主體框圖如圖1所示，采用分布式布局，即在列車的車頭放置車載廣播中心，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)的接收、媒體文件的存儲(chǔ)、通過(guò)IP組播將到站離站信息與媒體文件傳輸至各節(jié)車廂。在各節(jié)車廂放置車載播放終端，負(fù)責(zé)接收站點(diǎn)信息與媒體文件，并完成多媒體播放與站點(diǎn)信息的廣播報(bào)站功能。同時(shí)各節(jié)車廂的車載播放終端也可以作為車載廣播中心進(jìn)行工作，這樣系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。
　　
　　1.1 車載廣播中心
　　車載廣播中心放置在車頭，負(fù)責(zé)站點(diǎn)信息與媒體文件的廣播，其框圖如圖2所示。U盤負(fù)責(zé)存儲(chǔ)媒體文件，觸摸屏用于播放列表的制作與更換，按鍵則用于離站的信號(hào)觸發(fā)，網(wǎng)絡(luò)控制器則負(fù)責(zé)將站點(diǎn)信息與媒體文件傳輸至各車載播放終端。
　　
　　1.2 車載播放終端
　　車載播放終端負(fù)責(zé)媒體文件與報(bào)站信息的接收和播放，其框圖如圖3所示。網(wǎng)絡(luò)控制器用于接收?qǐng)?bào)站信息與媒體文件，U盤用于存儲(chǔ)各站點(diǎn)的報(bào)站音頻與信息提示文件，LCD則用于視頻與站點(diǎn)信息的顯示，喇叭用于音頻的播放。