路侧单元的制作方法

本发明涉及通信领域，具体地，涉及一种路侧单元。

背景技术：

etc系统是目前国际上主要研究和推广的自动电子收费系统，适用于高速公路以及交通繁忙的桥梁隧道环境下的车辆收费解决方案。车载设备(obu，on-boardunit)是etc系统的标准配件，用于安装在车辆的前挡风玻璃上，当车辆通过etc车道时，obu与路侧单元(rsu，roadsideunit)等设备通讯，不需停车即可完成etc收费。

etc系统的路侧单元是etc系统的核心设备，承担着连接上位机并与obu进行无线通信的功能。路侧单元中数据的传输与处理方法的性能影响着整个rsu与obu进行交互的时间，进而影响着etc系统的整体性能。

在目前etc逐步进入自由流车辆监测领域和多路径识别领域的情况下，对交易时间减少的要求越来越紧迫，需要减少数据的堆积、加快数据传输、快速的处理数据，这样才能降低etc系统的交易时间，提高自由流车辆监测和多路径识别的成功率。

目前在路侧单元中通常使用的数据传输和处理方法是：由mcu依赖于集成数据处理能力的芯片进行数据采集与处理或者由单独的fpga进行数据采集和处理，而外设控制功能由mcu进行控制，mcu处理完数据接收通路后切换到外设控制功能，之后切换到数据接收通路处理，循环进行这种切换。这种处理方式存在的问题是处理速度受限于mcu本身的处理能力，而且模式的切换过程会造成时间的消耗，fpga并行处理的能力未得到充分应用。此外，对于具有多路数据接收通道的情况需要占用大量的端口资源。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种路侧单元，该路侧单元可以并发处理多路数据，对于数据接收和外设控制进行分开处理，可以有效减少数据的堆积和延时。

为了实现上述目的，本发明提供一种路侧单元，该路侧单元包括：多个数据采集模块，用于采集车载设备所发送的多个数据；fpga模块，用于对所述多个数据采集模块所采集的多个数据进行并行处理，并将所处理的数据发送至mcu模块；以及mcu模块，用于根据所接收的数据执行第一外设单元的控制。

优选地，所述mcu模块还用于根据所接收的数据向所述fpga模块发送控制命令数据；所述fpga模块还用于根据所述控制命令数据执行第二外设单元的控制。

优选地，所述fpga模块用于：对所处理后的数据进行合法性校验；在处理后的数据合法的情况下，对所处理后的数据进行缓存；以及根据优先级分配协议将所缓存的数据发送至所述mcu模块。

优选地，所述fpga模块通过bcc校验方式或crc校验方来进行所述合法性校验。

优选地，所述fpga模块通过异步fifo的方式对所处理后的数据进行缓存。

优选地，所述fpga模块通过双fifo的方式对所处理后的数据进行缓存。

优选地，所述fpga模块与所述mcu模块之间通过串行接口进行数据传输。

优选地，所述串行接口为spi接口。

优选地，所述fpga模块与所述mcu模块之间通过并行接口进行数据 传输。

优选地，所述mcu模块以dma方式接收所述fpga模块发送的数据。

通过上述技术方案，采用fpga模块并行处理多路数据，并且对于数据接收和外设控制进行分开处理，可以有效减少数据的堆积和延时。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明所提供的路侧单元的工作原理图；

图2示出了本发明所提供的路侧单元对于数据接收的流程图；

图3示出了本发明所提供的路侧单元的fpga模块执行外设单元控制的流程图；以及

图4示出了一实施方式中fpga模块和mcu模块的数据接口示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了本发明所提供的路侧单元的工作原理图。如图1所示，本发明提供一种路侧单元，该路侧单元可以包括：多个数据采集模块，用于采集车载设备所发送的多个数据；fpga模块，用于对所述多个数据采集模块所采集的多个数据进行并行处理，并将所处理的数据发送至mcu模块；以及mcu模块，用于根据所接收的数据执行第一外设单元的控制。

优选地，mcu模块可以是dsp、arm等本领公知的微处理器，但是本发明并不限制于此。

图2示出了本发明所提供的路侧单元对于数据接收的流程图。如图2所示，fpga模块接收到多个数据采集模块发送的多个数据后，对这多个数据进行并行处理，这里对于数据的处理可以包括滤波、解码，并对数据处理后的数据进行合法性初步校验，在处理后的数据合法的情况下，对所处理后的数据进行数据缓存；在处理后的数据不合法的情况下，则对数据进行异常处理。对于数据的缓存可以采用异步fifo方式，这样可以有效的隔离fifo两端的时钟域，增强系统的稳定性。优选地，在数据吞吐量较大的情况下，可以采用双fifo的方式对进行数据缓存。这里，利用fpga的并行处理能力，同时进行多路的数据采集与处理操作，可以增强路侧单元的数据处理能力。

进一步地，fpga模块可以根据优先级分配协议将所缓存的多个数据依次发送至mcu模块。优先级分配协议在多个数据同时存在有效数据的情况下进行优先级分配并依此进行数据传送。这里，优先级分配的方式可以采用多个通路固定优先级和根据具体数据帧的紧急程度动态调整优先级的方式，以确保数据能够快速有效地传输至mcu模块。其中，多个通路是指fpga模块中对多个数据采集模块所采集的多路数据进行数据处理的多个通路。并且数据帧的紧急程度可以根据fpga模块在对多个数据进行处理的过程中对数据进行分析并传递至fpga模块的优先级仲裁单元而获得。

对所缓存的数据进行优先级分配后，fpga模块可以通过同一个数据接口将所缓存的数据按照优先级依次传输至mcu模块，进而有效的减少端口资源的占用。根据数据传输速率和频率，可选择使用并行接口或者串行接口作为数据接口。在数据传输速率和频率高的情况下，可采用并行接口的方式避免数据阻塞。

在实际使用的etc系统中，obu发送的上行信号的编码速率为512kbps，以当前系统存在三路接收通路(具有三个数据采集模块，并且fpga可以对该三个数据采集模块所采集的三路数据进行并行处理)并且每一帧数据为128字节数据为例，路侧单元接收一帧完整数据的时间为2ms。若数据传输接口使用串行接口进行，假定数据传输速率为8.192mhz，则传送128字节的数据只需要125us，依次传输三个接收通路的数据需要耗费375us时间，这个时间不到接收一帧完整帧时间的四分之一，能够完全满足etc系统中数据传输的需要。因此，在实际使用的etc系统中，可以使用串行接口进行数据传输。

进一步参考图1和图2，mcu模块可以用于进行流程与协议控制，其首先对接收到的数据进行解析，根据不同的数据进行流程跳转并根据协议进行外设单元的控制。优选地，可以在协议中扩展出很多的功能由mcu模块控制fpga模块去执行相应地外设单元的控制，也就是说，mcu模块可以执行一部分外设单元的控制，同时可以控制fpga模块去执行另一部分的外设单元的控制。在本发明中，外设单元可以包括但不限于频率综合芯片、衰减器、调制系数芯片、发射电路、接收电路、温湿度传感器等。

图3示出了本发明所提供的路侧单元的fpga模块执行外设单元控制的流程图。如图3所示，fpga模块接收mcu模块发送的协议帧，该协议帧中包含控制命令数据，fpga模块对协议帧进行解析，并对控制命令数据进行校验，在控制命令数据正常的情况下，对控制命令数据进行缓存，在控制命令数据不正常的情况下，对控制命令数据进行异常处理。接着fpga模块对于缓存的数据进行命令内容解析与分发，进而通过命令处理与操作将具体的命令施加于相应的外设单元，由外设单元实现相应于控制命令数据的具体的功能。

优选地，在本发明中fpga模块可以通过bcc校验方式或crc校验方 来对所接收数据进行合法性校验，以保证数据传输的正确性和可靠性。

图4示出了一实施方式中fpga模块和mcu模块的数据接口示意图。如图4所示，在本实施方式中，使用spi(serialperipheralinterface，串行外设接口)接口作为fpga模块与mcu模块之间数据传输的接口。在进行数据接收时，fpga模块作为spi接口通信的master(主设备)，mcu模块作为spi接口通信的slave(次设备)，当有正确数据时，主动向mcu模块传输数据，优选地，mcu模块可以dma(directmemoryaccess,直接内存存取)方式进行数据的接收，以有效避免数据的等待与握手信号的耗时。在进行外设控制时，fpga模块作为spi接口通信的slave，mcu模块作为spi接口通信的master，当mcu模块有控制命令数据发送时，主动向fpga模块发起传输。

优选地，在本实施方式中，可以选用2组spi线，即8根端口资源就可以完成多路数据的传输与多路外设的控制功能。而且有效避免了数据接收通路和外设控制通路的耦合，增强了系统的并行性。

本发明所提供的路侧单元可以并发处理多路数据，并且采用较少的接口资源即可完成多路数据的有效传输，进而有效地减少数据的堆积和延时，减少交易时间，提高etc系统的交易性能。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。