第一章 绪论
1.1 引言
随着高速公路的不断完善和投入运营，如何管理和使用好高速公路，充分发挥其现代化交通基础设施的作用，成为最迫切的问题。征收高速公路通行费是高速公路运营管理的重要任务之一，高速公路收费系统的建设和运营直接影响到道路运行和管理的质量和经济效益[1]。
我国的收费公路建设始于20世纪70年代的台湾省，1978年10月建成通车的台湾南北高速公路，全长373km，采用收费偿还方式，成为我国第一条收费的高速公路。大陆方面自1988年10月沪嘉高速公路收费以来，先后有广佛高速公路、沈大高速公路、西临高速公路、莘松高速公路、京津塘高速公路等相继开通并实施收费。目前，除西藏等少数省份外，大部分省份都已有数量不等的收费高速公路。其中广东、辽宁、湖北、山东等省份收费道路较多。由于我国高速公路建设任务重和资金短缺的矛盾较突出，因此在高速公路上建设收费系统，收取车辆通行费将成为今后我国高速公路发展的主旋律。
高速公路收费系统首先是一个信息数据系统，高速公路的信息包括高速公路人员信息、高速公路活动信息、高速公路数据信息三部分。高速公路人员信息包括收费员、收费管理人员、维护人员、司乘人员和服务机构人员等的信息。高速公路活动信息包括收费过程、与收费过程相关的操作和数据信息处理支持业务活动的过程，比如收费监控、收费广场控制等信息。高速公路数据信息包括收费过程中产生的数据，比如收费数据、交通量数据、视频信息等，以及收费中心下发的数据，包括收费标准和基准时钟等信息。
高速公路收费系统的产生与发展的历史虽然不长，但随着电子技术、计算机技术、通信技术、传感器技术、自动控制技术等的快速发展，收费系统已经经历了人工收费、半自动收费和全自动收费的历程。我国早期高速公路收费系统采用由人工判别车型、人工收费(现金)、人工发放收据、人工放行车辆等全部操作过程均由人工完成的人工高速公路收费系统。这种收费方式虽然投资少、造价低，但是由于收费人员工作量大、人员编制多、增加车辆在收费车道上的延误，影响交通流畅、差错、作弊现象无法避免等缺点，基本上不再采用。
......

第一章 绪论
第二章 光存储备份相关技术概述及芯片总体方案设计
第三章 写策略子系统设计
第四章 自动激光功率控制设计
第五章 FPGA仿真验证
第六章 总结与展望

[1] 许宏科，赵祥模，关可. 高速公路收费系统理论及应用[M].电子工业出版社，2003.
[2] 黄卫，陈里得.智能运输系统(ITS)概论[M]. 人民交通出版社，1999.
[3] 杨兆升. 智能运输系统概论[M]. 人民交通出版社，1999.
[4] 干福熹.光盘存储技术、产品和市场的发展[J] .曲阜师范大学学报，1996，1(1)：45-51.
[5] 许毅.信息存储与显示技术的发展前景[J].记录媒体技术,2004,4(7):20-21.
[6] 刘伟铭，王哲人，郑西涛.高速公路收费系统理论与方法[M].人民交通出版社，2000.
[7] 干福熹,王阳元.信息材料[M].天津大学出版社,2000.
[8] Bloom S M. Plastic Optical Element[P]. USP:3 588 216,1971.
[9] 浩仁.相变光盘技术知识(一)[J].磁记录材料,1999(1):43-53.
[10] Takahashi E, Suzuki Y, Inagaki H. Reliability of phthalocyanine CD-R. Tech
......

高速公路收费系统的信息对于车辆、驾驶员及管理收费人员的有效监督和管理，为智能交通系统提供长期的车辆、道路等交通历史信息，为高速公路运营和管理提供有效的分析数据，为公安机关提供侦破案件及追查肇事逃逸所需的信息等，有着非常重大的意义。
本文结合高速公路收费系统数据存储备份的信息容量大、可靠性高、易于管理和维护等具体要求，提出了一种基于可编程逻辑阵列FPGA技术的光存储备份芯片的完整的设计方案。文中简要介绍了光存储备份技术的主要原理和组成结构，着重分析了光存储备份芯片系统的写策略子系统和自动激光功率控制子系统的功能、设计和仿真实现。
写策略子系统的设计既适合目前市场上使用最多的传统型LD驱动芯片，也适合集成了写策略功能的新型的LD驱动芯片，该子系统根据光存储备份碟片和刻录速度的不同，共设计了脉冲型和块型两种类型、十一种方式的写策略方案设计，其设计功能全部在现场可编程逻辑门阵列芯片中完成，并通过仿真验证。
自动激光功率控制子系统采用全数字处理方法代替传统的模拟采样/保持电路的设计，采用一个模/数转换芯片将模拟功率信号转换成数字功率信号，然后在现场可编程逻辑门阵列芯片中对数字功率信号作处理，并将处理结果通过一个PWM加模拟低通滤波器的设计结构，将数字功率调整信号转换成模拟激光发射器的发射功率信号输出。新型全数字自动激光功率控制子系统除模数转换和模拟低通滤波器外，其全部功能均在可编程逻辑门阵列内实现，并通过仿真验证。
经过大量的仿真测试，基于FPGA技术的写策略子系统和自动激光功率控制子系统设计方案合理可行，性能稳定、可靠。