嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的組成與設(shè)計流程

隨著科技化的角度持續(xù)加快，迫使有越來越多的人必須在緊湊的時間及地點進(jìn)行工作，而當(dāng)城市化的速度不斷地膨脹后，不僅導(dǎo)致交通網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜，人們必要的移動性也有越來越頻繁的趨勢。使得每個人對空間信息有了更多的依賴，使得人們對于"我身處在何方？"、"前往的目的地？"、"如何前往？"等問題，存在著前所未有的需求性。因此，以嵌入式系統(tǒng)為主要平臺的數(shù)碼地理整合性應(yīng)用與其因應(yīng)方案，也就是手持式、車載GPS全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，便可解決對此人們急迫的需求性。基于S3C2440A微處理器和Win CE 5.0嵌入式操作系統(tǒng)，設(shè)計了一套可靠且實用的嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)，所提供的功能可以滿足人們現(xiàn)階段日常生活的需要。

1 嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)主要組成

嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)由硬件層、軟件層和中間層組成。硬件層主要由一片嵌入式處理器核心控制模塊，再加上外圍的功能模塊組成；軟件層主要由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成，其中系統(tǒng)軟件主要指嵌入式操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件實現(xiàn)對被控對象的控制功能；中間層也稱為板級支持包（BSP），它將上層軟件和底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動與硬件無關(guān)。

BSP是板級支持包，是介于主板硬件和操作系統(tǒng)之間的一層，應(yīng)該說是屬于操作系統(tǒng)的一部分，主要目的是為了支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好的運行于硬件主板。BSP是相對于操作系統(tǒng)而言的，不同的操作系統(tǒng)對應(yīng)于不同定義形式的BSP,例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相對于某一CPU來說盡管實現(xiàn)的功能一樣，可是寫法和接口定義是完全不同的，所以寫B(tài)SP一定要按照該系統(tǒng)BSP的定義形式來寫（BSP的編程過程大多數(shù)是在某一個成型的BSP模板上進(jìn)行修改）。這樣才能與上層OS保持正確的接口，良好的支持上層OS.

2 嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計

構(gòu)成嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件核心是S3C2440A微處理器。它是一款ARM920T的內(nèi)核RISC處理器。外接部分包括：存儲模塊SDRAM,NAND FLASH,SD卡；輸入模塊有GPS模塊、矩陣鍵盤模塊；接口模塊中包括：RS 232,USB.GPS嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)硬件組成如圖1所示。

2.2 GPS核心模塊電路設(shè)計

GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為"球位系".GPS是20世紀(jì)70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。在機(jī)械領(lǐng)域GPS則有另外一種含義：產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（GeometricalProductSpecifications）-簡稱GPS.另外一種解釋為G/s（GBpers）

該導(dǎo)航系統(tǒng)上使用的GPS接收芯片是芬蘭Fas-trax公司的iTrax300 GPS接收芯片。iTrax 300是具有可編程NEMA協(xié)議的OEM GPS接收芯片，具有極低功耗、最少的硬件設(shè)計等特點。模塊與S3C2440A接口電路如圖2所示。其中，RX_GPS,RX_GPS接入UART端。

3 嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計

該系統(tǒng)軟件由嵌入式系統(tǒng)軟件（Win CE 5.0）和應(yīng)用軟件（GPS導(dǎo)航軟件）組成。

3.1 Win CE 5.0嵌入式操作系統(tǒng)的構(gòu)建

WindowsCE是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的基礎(chǔ)，它是一個開放的、可升級的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，它是精簡的Windows95,WindowsCE的圖形用戶界面相當(dāng)出色。WinCE5.0在2004年5月份推出，微軟宣布WinCE5.0擴(kuò)大開放程序源代碼。在這個開放源代碼計劃授權(quán)下，微軟開放250萬行源代碼程序作為評估套件（evaluationkit）。凡是個人、廠商都可以下載這些源代碼加以修改使用，未來廠商OEM時，則再依執(zhí)行時期（Run-time）授權(quán)，支付WinCE5.0核心每臺機(jī)器3美元的授權(quán)費用，這也是微軟第一個提供商業(yè)用途衍生授權(quán)的操作系統(tǒng)。

3.2 Win CE操作系統(tǒng)下的應(yīng)用軟件設(shè)計

應(yīng)用軟件是基于win CE 5.0嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)的導(dǎo)航軟件應(yīng)用程序，用來實現(xiàn)對被控對象的控制功能。導(dǎo)航軟件需要提供一個友好的人機(jī)界面，同時配合多功能電子地圖，完成對GPS信號的解析和定位；最終將路徑規(guī)劃和語音導(dǎo)航功能映射到整個系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計過程中。Embedded Visual C++4.0下編寫GPS導(dǎo)航軟件設(shè)計流程如圖3所示。

應(yīng)用軟件編輯好后，建立PC機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的ActiveSync連接，將導(dǎo)航軟件移植到Win CE 5．0操作系統(tǒng)，最終實現(xiàn)界面如圖4所示。用戶根據(jù)導(dǎo)航軟件的當(dāng)前位置，確定現(xiàn)在所處的方位，通過矩陣鍵盤的輸入目的地。導(dǎo)航軟件可進(jìn)行路徑規(guī)劃和語音導(dǎo)航。

4 結(jié) 語

這里從硬件、軟件兩部分入手，簡述了嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的整個設(shè)計過程，涉及到S3C2440A,WindowsCE5.0和GPS模塊在系統(tǒng)中的實現(xiàn)。該系統(tǒng)的可運用在手持式、車載式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，使人們?nèi)粘Ｉ钪谐鲂懈颖憬?，行車更加安全，有廣闊的應(yīng)用前景。

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