基於集成脈寬調製輸出進行同步的路側單元及同步方法
2023-05-30 20:29:56 2
專利名稱：基於集成脈寬調製輸出進行同步的路側單元及同步方法
技術領域：
本發明涉及智能交通領域，更具體地講，涉及一種電子不停車收費(ETC，Electronic Toll Collection)車道系統中的路側單兀(RSU, Road Side Unit)同步設備和方法。
背景技術：
ETC系統是一種當車輛經過收費站時，能夠在無需停車的情況下，對車輛進行識別並進行自動繳費的系統。通常，使用ETC系統的收費站需要在收費車道上設置多個路側單元，以讀取車輛標識碼等數據並對數據進行預處理，然後將數據發送給收費站的數據處理單元來實現自動收費。然而，在目前的車輛管理自動識別中，由於鄰道幹擾的存在，可能引起重 復收費或未收費的情況，因此需要在多個路側單元之間進行同步協作，以能夠從多個路側單元之中選擇出正確的路側單元來完成車輛與收費站之間的交易。目前，應用於ETC領域的同步方式通常是為每個ETC車道的路側單元配備一個獨立的同步器，或者將獨立的同步器集成在路側單元內，同步信號由其中作為主控的一個同步器或者額外的電路產生，而其他同步器作為從機接收該同步信號，這使得路側單元的成本大大增加，並且同步器之間需要組網和額外的網絡設備，因此同步器的加入也增加了 ETC系統的集成成本和複雜度。此外，由於採用獨立同步器或者額外電路產生同步信號，需要通過額外的通信、控制接口才能實現信號頻率，佔空比等參數的調整，使得路側單元之間的同步變得複雜。因此，需要一種能夠更為簡單、快速地使多個路側單元同步的方法和設備。
發明內容
根據本發明提供了一種基於集成脈寬調製輸出進行同步的路側單元(RSU)，所述路側單元包括設置模塊，用於將所述路側單元設置為主控路側單元或非主控路側單元；脈寬調製輸出模塊，設置在所述路側單元的處理器上；以及信號輸出轉換模塊，其中，當設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單元時，脈寬調製輸出模塊產生第一同步信號，並將產生的第一同步信號輸出到信號輸出轉換模塊，信號輸出轉換模塊接收第一同步信號，將接收的第一同步信號轉換為第二同步信號，並將第二同步信號輸出到非主控路側單元，從而非主控路側單元使用所述第二同步信號進行同步。優選地，當設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單元時，所述路側單元可從處理器內部直接讀取脈寬調製輸出模塊產生的第一同步信號來進行同步。優選地，所述路側單元還可包括外部中斷模塊，設置在所述路側單元的處理器上；以及信號輸入轉換模塊，其中，當設置模塊將所述路側單元設置為非主控路側單元時，信號輸入轉換模塊從主控路側單元接收第二同步信號，將第二同步信號轉換為第一同步信號，並將所述第一同步信號輸入到外部中斷模塊，外部中斷模塊接收從信號輸入轉換模塊輸出的第一同步信號，並使用第一同步信號進行同步。
優選地，所述路側單元還可包括信號輸入選擇模塊以及集成在集成有脈寬調製輸出模塊的處理器上的外部中斷模塊，其中，當設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單兀時信號輸入選擇模塊根據處理器輸出的通道選擇信號，接收從脈寬調製輸出模塊輸出的第一同步信號作為內部同步信號，並將接收的第一同步信號輸入到外部中斷模塊，夕卜部中斷模塊接收從信號輸入選擇模塊輸出的第一同步信號，並使用接收的第一同步信號進行同步處理。優選地，所述路側單元還可包括信號輸入轉換模塊，當設置模塊將所述路側單元設置為非主控路側單元時，信號輸入轉換模塊從主控路側單元接收第二同步信號，將接收的第二同步信號轉換為第一同步信號，並將第一同步信號輸入到信號輸入選擇模塊，信號輸入選擇模塊根據從處理器輸出的通道選擇信號，接收從信號輸入轉換模塊輸出的第一同步信號，並將接收的第一同步信號輸入到外部中斷模塊；外部中斷模塊接收從信號輸入選擇模塊輸出的第一同步信號，並使用接收的第一同步信號進行同步。優選地，所述通道選擇信號可與設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單元還 是非主控路側單元相關。根據本發明的另一個目的是提供一種基於集成脈寬調製輸出的路側單元(RSU)同步方法，所述方法包括確定路側單元被設置為主控路側單元還是非主控路側單元；如果路側單元被設置為主控路側單元，則所述路側單元產生第一同步信號，將產生的第一同步信號轉換為第二同步信號，並將第二同步信號輸出到非主控路側單元，從而非主控路側單元使用所述第二同步信號進行同步；如果路側單元被設置為非主控路側單元，則所述路側單元從主控路側單元接收第二同步信號，將接收的第二同步信號轉換為第一同步信號，並使用第一同步信號進行同步。優選地，當所述路側單元被設置為主控路側單元時，可通過從所述路側單元的處理器內部直接讀取產生的第一同步信號，實現所述路側單元的同步。優選地，當所述路側單元被設置為主控路側單元時，可根據通道選擇信號，從處理器外部接收並使用所述路側單元產生的第一同步信號來實現所述路側單元的同步。優選地，當所述路側單元被設置為非主控路側單元時，可根據通道選擇信號，使用從主控路側單元接收的第二同步信號轉換獲得的第一同步信號來實現所述路側單元的同
止/J/ O優選地，所述通道選擇信號可與所述路側單元被設置為主控路側單元還是非主控路側單元相關。將在接下來的描述中部分闡述本發明另外的方面和/或優點，還有一部分通過描述將是清楚的，或者可以經過本發明的實施而得知。根據本發明的使用路側單元中的處理器自帶的脈寬調製輸出(PWM0，PUlse WidthModulation Output)模塊產生同步信號方法，能夠在不需要額外的獨立信號發生設備或信號發生電路的情況下，實現多個路側單元之間的同步。此外，本發明能夠提高設備集成度，減小設備體積，從而降低設備成本。此外，由於PWMO模塊可獨立地工作，因此同步信號的產生與處理器內核的工作不會相互影響。
圖I是示出根據本發明的實施例I的路側單元的配置的框圖。圖2是示出根據本發明的實施例I的同步信號的波形圖。圖3是示出根據本發明的實施例I的設置為主控模式的路側單元的工作狀態的示意圖。圖4是示出根據本發明的實施例I的設置為非主控模式的路側單元的工作狀態的示意圖。圖5是示出根據本發明的實施例2的路側單元的配置的框圖。圖6是示出根據本發明的實施例2的設置為主控模式的路側單元的工作狀態的示意圖。 圖7是示出根據本發明的實施例2的設置為非主控模式的路側單元的工作狀態的示意圖。圖8是示出根據本發明的實施例2的路側單元同步方法的流程圖。
具體實施例方式通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的上述和其它目的、特點和優點將會變得更加清楚，以下，路側單元簡稱RSU。實施例I如圖I所示，本實施例的RSUl包括處理器10、信號輸出轉換模塊20、信號輸入轉換模塊30以及設置模塊50。所述RSUl可設置為主控模式的RSU(以下，簡稱為主控RSU)以產生同步信號，並將產生的同步信號發送到設置為非主控模式的RSU(以下，簡稱為非主控RSU)，從而實現多個RSU之間的同步。另一方面，所述RSUl還可設置為非主控RSU，並從主控RSU接收同步信號而不需要自身產生同步信號，從而使用接收的同步信號來完成與其他RSU之間的同步。也就是說，主控RSU產生同步信號，並使用自身的同步信號進行與其他RSU的同步；而非主控RSU不產生同步信號，只接收主控RSU發送的同步信號來完成與其他RSU的同步。此外，可手動地選擇將RSUl設置為主控模式或非主控模式的RSU，或者可根據預先設定的條件來選擇將RSUl設置為主控模式或非主控模式的RSU。參照圖1，設置模塊50可根據用戶的選擇將RSUl設置為主控RSU或非主控RSU。處理器10是RSUl的內部處理器，用於控制RSUl的總體操作，例如，數據預處理、控制RSUl工作在主控模式或非主控模式下等。在處理器10中，集成有PWMO模塊11和外部中斷模塊12。PWMO模塊11是處理器10的固有模塊並被集成在所述處理器10中。PWMO模塊11用於產生同步信號(例如，周期為O IOOms的同步信號)。所述同步信號可以是如圖2所示的信號，其佔空比及頻率可在處理器10的控制下由PWMO模塊11進行調整。在根據本實施例中，所述同步信號可以是處理器10不需要輔助電路自行產生的TTL電平同步信號，或者可以是其他電平信號(例如，CMOS同步信號、差分信號等)，為方便描述，在本發明的實施例中，將使用TTL電平信號作為同步信號的示例來進行描述。此外，所述PWMO模塊11與處理器10可彼此獨立工作，因此在產生同步信號時不會影響處理器10的工作。此外，由於使用PWMO模塊11對例如TTL電平信號的佔空比和頻率進行調整的方法對於本領域普通技術人員來說是公知的，因此在此將不對其進行詳述。外部中斷模塊12是處理器10固有的功能模塊並被集成在所述處理器10中，用於接收並處理TTL電平同步信號輸入，以使用接收的同步信號實現與其他RSU之間的同步。當外部中斷模塊12接收到TTL電平同步信號時，使用處理器10的外部中斷方式(例如，使用接收的同步信號進行觸發的方式)工作。詳細地講，例如，在TTL電平同步信號的每個周期中，RSUl可由所述信號的上升沿或下降沿來進行觸發，由於多個RSU均使用同一TTL電平同步信號的每個周期中的上升沿或下降沿來觸發，因此可容易地實現多個RSU之間的同步。通過利用處理器10自帶的PWMO 模塊11和外部中斷模塊12，RSUl能夠容易地使用同步信號來實現同步。以下將詳細描述實現同步的過程。當設置模塊50將RSUl設置為主控模式時，信號輸出轉換模塊20接收從PWMO模塊11產生並輸出的TTL電平同步信號。由於TTL電平同步信號並不適合於長距離的傳輸，因此，根據本實施例，信號輸出轉換模塊20將從PWMO模塊11接收的TTL電平同步信號轉換為適合於長距離傳輸的外部同步信號(例如，RS485信號等)，並經由有線方式或無線方式，將所述外部同步信號發送到收費站中的其他非主控RSU。非主控RSU使用接收到的外部同步信號來進行同步處理。當設置模塊50將RSUl設置為非主控模式時，經由有線方式或無線方式，信號輸入轉換模塊30接收從收費站中的主控RSU發送的外部同步信號，將接收到的外部同步信號轉換為適合於在外部中斷模塊12進程處理的TTL電平同步信號，然後將所述TTL電平同步信號輸入到處理器10中的外部中斷模塊12進行處理，從而實現同步。圖3是根據本發明的示例性實施例I的設置為主控模式的RSUl的工作狀態的示意圖。如圖3所示，在本實施例中，當通過設置模塊50將RSUl設置為主控模式時，PWMO模塊11以及信號輸出轉換模塊20工作，而外部中斷模塊12和信號輸入轉換模塊30可不工作。在處理器10的控制下，處理器10中的PWMO模塊11產生具有特定頻率和佔空比的TTL電平同步信號，並將產生的TTL電平同步信號輸出到信號輸出轉換模塊20，信號輸出轉換模塊20將接收到的TTL電平同步信號轉換為適合於長距離傳輸的外部同步信號，並經由有線方式或無線方式將所述外部同步信號發送到非主控RSU。非主控RSU使用所述外部同步信號來進行同步。此外，在該實施例中，所述主控RSUl可通過從處理器內部直接讀取PWMO模塊11產生的TTL電平同步信號來進行同步。也就是說，由於使用同一 PWMO模塊產生的同一同步信號，收費站中的多個RSU可容易地實現彼此之間的同步。圖4是設置為非主控模式的RSUl的工作狀態的示意圖。如圖4所示，在本實施例中，當通過設置模塊50將RSUl設置為非主控模式時，外部中斷模塊12和信號輸入轉換模塊30工作，而PWMO模塊11以及信號輸出轉換模塊20可不工作。經由有線方式或無線方式，信號輸入轉換模塊30接收從外部的主控RSU發送的外部同步信號，並將接收的外部同步信號轉換為TTL電平同步信號。然後，將該TTL電平同步信號輸出到處理器10中的外部中斷模塊12中。通過使用接收到的TTL電平同步信號，外部中斷模塊12以外部中斷的方式來進行同步處理。已結合圖I描述了使用TTL電平同步信號進行同步的方法，並且使用各種類型的同步信號來完成設備之間的同步的方法對於本領域的技術人員而言是公知的，因此在此將不對其進行詳細描述。實施例2如圖5所不,本實施例中，RSU2包括處理器10、信號輸出轉換模塊20、信號輸入轉換模塊30、信號輸入選擇模塊40以及設置模塊50。與實施例I的區別在於，在本實施例中，當RSU2設置為主控模式時，通過從處理器10的外部讀取處理器10產生的同步信號，而不是直接從處理器10內部讀取產生的同步信號來進行同步處理。圖5中示出的信號輸出轉換模塊20、信號輸入轉換模塊30和設置模塊50與圖I中示出的信號輸出轉換模塊20、信號輸入轉換模塊30和設置模塊50相同，因此在此將省略對其的詳細描述。處理器10集成有PWMO模塊11和外部中斷模塊12，其中，所述PWMO模塊11和外部中斷模塊12與圖5中示出的PWMO模塊11和外部中斷模塊12具有相同的功能，因此在 此將不對其進行詳細描述。在本實施例中，處理器10可將與RSU2的工作模式相關的通道選擇信號輸出到信號輸入選擇模塊40，從而根據設置模塊50將RSU2設置為主控RSU還是設置為非主控RSU，信號輸入選擇模塊40選擇將被輸入到外部中斷模塊12的TTL電平同步信號。以下將參照圖6和圖7詳細描述使用通道選擇信號進行選擇的過程。當通過設置模塊50將RSU2設置為主控模式時，信號輸出轉換模塊20將從PWMO模塊11輸出的TTL同步信號轉換為外部同步信號，然後將外部同步信號輸出到其他非主控RSU0非主控RSU使用接收到的外部同步信號來進行同步。此外，根據從處理器10接收到的與主控模式相關的通道選擇信號，信號輸入選擇模塊40選擇從RSU2的處理器10中的PWMO模塊11輸出的TTL電平同步信號作為內部同步信號，並將接收到的TTL電平同步信號輸入到處理器10的外部中斷模塊12，從而實現主控RSU的同步處理。當通過設置模塊50將RSU2設置為非主控模式時，PWMO模塊11不產生TTL同步信號。根據從處理器10接收到的與非主控模式相關的通道選擇信號，信號輸入選擇模塊40選擇外部TTL電平同步信號作為同步信號，所述外部TTL電平同步信號是信號輸入轉換模塊30將從外部的主控RSU接收的外部同步信號轉換為TTL電平同步信號而獲得的信號。然後，信號輸入選擇模塊40將接收到的外部TTL電平同步信號輸入到處理器10的外部中斷模塊12，從而完成同步過程。如圖6所示，在本實施例，當通過設置模塊50將RSU2設置為主控RSU時，PWMO模塊11、外部中斷模塊12、信號輸入選擇模塊40以及信號輸出轉換模塊20工作，而信號輸入轉換模塊30可不工作(即，不接收外部同步信號)。在處理器10的控制下，處理器10中的PWMO模塊11產生具有特定頻率和佔空比的TTL電平同步信號，並將產生的TTL電平同步信號輸出到信號輸出轉換模塊20。信號輸出轉換模塊20將接收到的TTL電平同步信號轉換為適合於長距離傳輸的外部同步信號，並經由有線方式或無線方式將所述外部同步信號發送到非主控RSU。非主控RSU使用接收到的外部同步信號來進行同步。此外，信號輸入選擇模塊40根據處理器10輸出的與主控模式相關的通道信號,可接收PWMO模塊11產生的TTL電平同步信號作為內部同步信號，然後將接收到的TTL電平同步信號輸入到外部中斷模塊12。外部中斷模塊12接收TTL電平同步信號，並使用接收到的TTL電平同步信號實現RSU2的同步。換句話說，由於使用同一 PWMO模塊產生的同一同步信號作為參照進行同步，因此可容易地完成多個RSU彼此之間的同步。如圖7所示，在本實施例，當通過設置模塊50將RSU2設置為非主控RSU時，外部中斷模塊12、信號輸入轉換模塊30以及信號輸入選擇模塊40工作，而PWMO模塊11以及信號輸出轉換模塊20可不工作。經由有線方式或無線方式，信號輸入轉換模塊30接收從外部的主控RSU發送的外部同步信號，並將接收的外部同步信號轉換為外部TTL電平同步信號。然後，將該外部TTL電平同步信號輸入到信號輸入選擇模塊40。信號輸入選擇模塊40根據處理器10發送的與非主控模式相關的通道選擇信號，接收外部TTL電平同步信號並將其發送到處理器10中的外部中斷模塊12。通過使用接收到的TTL電平同步信號，外部中斷模塊12以外部中斷的方式實現同步處理。具體的同步應用和方法已結合圖I進行了詳細描述，因此在此將不對其進行詳細描述。此外，由於通過使用信號輸入模塊40來選擇同步信號，因此外部中斷模塊12能夠僅使用一個接口來接收同步信號，而不需要號外的設置不同的接口。應該理解，本發明不限於上述實施例，還可以各種方式來完成對RSU的配置，使得 根據本發明的RSU能夠在主控模式下產生同步信號和接收同步信號，而在非主控模式下僅接收同步信號，從而實現多個RSU之間的同步。如圖8示，在步驟S801，確定RSU被設置模塊50設置為主控模式還是非主控模式。如果在步驟S801確定RSU處於主控模式，則在步驟S803所述RSU的PWMO模塊11產生並輸出TTL電平同步信號。然後，在步驟S805，輸出信號轉換模塊20將從PWMO模塊11接收的TTL電平信號轉換為適合於長距離傳輸的外部同步信號。在步驟S807，將外部同步信號輸出到非主控RSU，從而非主控RSU使用所述外部同步信號來進行同步。此外，在步驟S807，可通過在處理器10內部直接讀取PWMO模塊11產生的TTL電平同步信號來實現所述RSU的同步處理，或者，可根據處理器10輸出的與主控模式相關的通道選擇信號，由信號輸入選擇模塊40接收在步驟S803產生的TTL電平同步信號，並將接收到的TTL電平信號作為內部同步信號輸出到外部中斷模塊12中來實現所述RSU的同步處理。如果在步驟S801確定RSU處於非主控模式，則在步驟S809，信號輸入轉換模塊30從外部的主控RSU接收外部同步信號。然後在步驟S811，信號輸入轉換模塊30將接收的外部同步信號轉換為外部TTL電平同步信號。在步驟S813，將步驟S811產生的外部TTL電平同步信號輸入到處理器10的外部中斷模塊12中，以實現所述RSU的同步處理，或者，可根據處理器10輸出的與非主控模式相關的通道選擇信號，由信號輸入選擇模塊40接收步驟S811產生的外部TTL電平同步信號，並將接收到的TTL電平同步信號輸入到外部中斷模塊12來實現所述RSU的同步處理。儘管已經參照其示例性實施例具體顯示和描述了本發明，但是本領域的技術人員應該理解，在不脫離權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以對其進行形式和細節上的各種改變。
權利要求
1.一種基於集成脈寬調製輸出進行同步的路側單元，其特徵在於，所述路側單元包括: 設置模塊，用於將所述路側單元設置為主控路側單元或非主控路側單元； 脈寬調製輸出模塊，設置在所述路側單元的處理器上； 信號輸出轉換模塊， 其中，當設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單元時， 脈寬調製輸出模塊產生第一同步信號，並將產生的第一同步信號輸出到信號輸出轉換模塊， 信號輸出轉換模塊接收第一同步信號，將接收的第一同步信號轉換為第二同步信號，並將第二同步信號輸出到非主控路側單元，從而非主控路側單元使用所述第二同步信號進行同步。
2.如權利要求I所述的路側單元，其特徵在於當設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單元時，所述路側單元從處理器內部直接讀取脈寬調製輸出模塊產生的第一同步信號來進行同步。
3.如權利要求I所述的路側單元，其特徵在於，所述路側單元還包括 外部中斷模塊，設置在所述路側單元的處理器上； 信號輸入轉換模塊， 其中，當設置模塊將所述路側單元設置為非主控路側單元時， 信號輸入轉換模塊從主控路側單元接收第二同步信號，將第二同步信號轉換為第一同步信號，並將所述第一同步信號輸入到外部中斷模塊， 外部中斷模塊接收從信號輸入轉換模塊輸出的第一同步信號，並使用第一同步信號進行同步。
4.如權利要求I所述的路側單元，其特徵在於，所述路側單元還包括 信號輸入選擇模塊； 外部中斷模塊，集成在集成有脈寬調製輸出模塊的處理器上， 其中，當設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單元時，信號輸入選擇模塊根據處理器輸出的通道選擇信號，接收從脈寬調製輸出模塊輸出的第一同步信號作為內部同步信號，並將接收的第一同步信號輸入到外部中斷模塊， 外部中斷模塊接收從信號輸入選擇模塊輸出的第一同步信號，並使用接收的第一同步信號進行同步處理。
5.如權利要求4所述的路側單元，其特徵在於，所述路側單元還包括 信號輸入轉換模塊， 其中，當設置模塊將所述路側單元設置為非主控路側單元時， 信號輸入轉換模塊從主控路側單元接收第二同步信號，將接收的第二同步信號轉換為第一同步信號，並將第一同步信號輸入到信號輸入選擇模塊， 信號輸入選擇模塊根據從處理器輸出的通道選擇信號，接收從信號輸入轉換模塊輸出的第一同步信號，並將接收的第一同步信號輸入到外部中斷模塊， 外部中斷模塊接收從信號輸入選擇模塊輸出的第一同步信號，並使用接收的第一同步信號進行同步。
6.如權利要求4或5所述的路側單元，其特徵在於所述通道選擇信號與設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單元還是非主控路側單元相關。
7.一種基於集成脈寬調製輸出的路側單元同步方法，其特徵在於所述方法包括， 確定路側單元被設置為主控路側單元還是非主控路側單元； 如果路側單元 被設置為主控路側單元，則所述路側單元產生第一同步信號，將產生的第一同步信號轉換為第二同步信號，並將第二同步信號輸出到非主控路側單元，從而非主控路側單元使用所述第二同步信號進行同步； 如果路側單元被設置為非主控路側單元，則所述路側單元從主控路側單元接收第二同步信號，將接收的第二同步信號轉換為第一同步信號，並使用第一同步信號進行同步。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於當所述路側單元被設置為主控路側單元時，通過從所述路側單元的處理器內部直接讀取產生的第一同步信號，實現所述路側單元的同
9.如權利要求7所述的方法，其特徵在於當所述路側單元被設置為主控路側單元時，根據通道選擇信號，從處理器外部接收並使用所述路側單元產生的第一同步信號來實現所述路側單元的同步。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於當所述路側單元被設置為非主控路側單元 時，根據通道選擇信號，使用從主控路側單元接收的第二同步信號轉換獲得的第一同步信號來實現所述路側單元的同步。
全文摘要
本發明提供了一種基於集成脈寬調製輸出進行同步的路側單元及同步方法。所述路側單元包括設置模塊，用於將所述路側單元設置為主控路側單元或非主控路側單元；脈寬調製輸出模塊，設置在所述路側單元的處理器上；以及信號輸出轉換模塊，其中，當設置模塊將所述路側單元設置為主控路側單元時，脈寬調製輸出模塊產生第一同步信號，並將產生的第一同步信號輸出到信號輸出轉換模塊，信號輸出轉換模塊接收第一同步信號，將接收的第一同步信號轉換為第二同步信號，並將第二同步信號輸出到非主控路側單元，從而非主控路側單元使用所述第二同步信號進行同步。
文檔編號G07B15/06GK102903156SQ20111021028
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者鍾勇, 黃日文, 徐廣宏, 孫新 申請人:深圳市金溢科技有限公司