基于uClinux的公用设施收费系统的设计与实现

论文摘要

本课题针对公用设施难以准确计费的问题提出了一种新颖的解决方案。在无需对原有设备电路进行改造的前提下,使用摄像头采集电表读数,并对其进行数字识别,然后通过一种新兴的短距离无线通讯技术——ZigBee技术进行系统数据传输,构建成一个公用设施收费系统。本课题使用Freescale提供的M5253EVB开发板连接USB摄像头采集电表读数,在其上运行uClinux操作系统,使用模式识别方法对电表读数进行识别。使用Freescale提供的M52233DEMO开发板以及MC13192U无线收发器进行ZigBee无线数据传输。本课题的工作是对公用设施收费系统进行总体设计,着重进行了uClinux操作系统的移植,Linux内核USB部分的修改,USB摄像头驱动程序的开发,数字识别程序的设计,以及ZigBee无线传输模块的开发。本系统最显著的特点是无需更换现有设备以及布设额外线路,针对分散的局部个体提出了一种新颖的计费方案,可以广泛应用于公用设施计费领域。同时,系统设计时定义了明确的模块接口,便于后续升级扩展。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题提出背景
• 1.2 现有计费方式介绍及可行性分析
• 1.2.1 人工值守方式
• 1.2.2 计时刷卡方式
• 1.2.3 计费电表方式
• 1.3 课题的主要研究内容及意义
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 系统分析及相关技术介绍
• 2.1 问题分析及方案选取
• 2.1.1 电表读数的获取
• 2.1.2 电表读数的识别
• 2.1.3 无线传输方式的选取
• 2.2 相关技术介绍
• 2.2.1 uClinux操作系统
• 2.2.2 USB协议简介
• 2.2.3 模式识别的模板匹配方法
• 2.2.4 SMAC简介
• 第3章 系统总体设计
• 3.1 系统总体设计
• 3.2 硬件结构
• 3.2.1 M5253EVB开发板
• 3.2.2 USB摄像头
• 3.2.3 M52233DEMO开发板
• 3.2.4 MC13192U ZigBee收发器
• 3.2.5 硬件连接
• 第4章 系统软件实现
• 4.1 uClinux在M5253EVB上的移植
• 4.2 USB控制器驱动程序的实现
• 4.2.1 MCF5253 USB控制器介绍
• 4.2.2 与标准EHCI规范驱动的区别
• 4.2.3 控制器驱动实现
• 4.3 摄像头驱动程序的实现
• 4.3.1 V4L框架
• 4.3.2 摄像头驱动程序实现
• 4.4 图像采集程序的实现
• 4.5 数字识别模块详细设计
• 4.5.1 图像预处理
• 4.5.2 图像分割
• 4.5.3 特征抽取
• 4.5.4 模板匹配
• 4.6 ZigBee传输模块详细设计
• 4.6.1 MC13192详细功能描述
• 4.6.2 SMAC具体实现
• 第5章 系统测试
• 5.1 uClinux下USB摄像头驱动测试
• 5.1.1 USB host驱动
• 5.1.2 USB摄像头驱动
• 5.2 图像采集程序测试
• 5.3 数字识别模块测试
• 5.4 SMAC传输模块测试
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况