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1、嵌入式系统及其开发应用基于ARM的嵌入式导航系统的设计学号：姓名：提交日期：成绩：评语：教师签字：东北大学秦皇岛分校计算机工程系全球定位系统(GPS)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。由于GPS可以为用户提供动态目标的三维位置、三维速度和时间信息，具有精度高、能够实时定位的特点，因此目前成为车辆导航，监控中进行定位的首选方案。GPS由空间部分、地面监控部分和用户部分三大部分构成。空间部分和地面监控部分由美国军方设计和控制，用户部分主要是各种型号的GPS接收
2、机。我国现有的GPS接收机终端主要是8位或16位的单片机为主控制器，但是随着导航定位功能的增强和外围设备的增加，8位或16位的单片机已经远远不能满足系统的需要，这就对处理器提出了更高的要求。一、导航系统的硬件组成本GPS导航系统硬件主要由主控制部分、存储部分、GPS接受部分、显示等部分构成。主控制部分负责系统的整体运行；存储部分通过主控制器的接口可读取硬盘数据，主控制器的USB接口通过FLASHCARDREADER桥接芯片可读取各种数码存储卡；GPS接受模块负责接收GPS卫星信号，由主控制器在专用软件的协助下负责解码、定位等；显示主要负责人机交流，方便用户使
3、用等功能。1．主控制器模块主控制器采用基于三星公司的ARM处理器S3C2410A，S3C2410A使用的是ARM920T核，带有独立的16KB指令和数据Cache、LCD控制器、RAM控制器、NANDFlash控制器以及3路UART、2路SPI等外部接口。芯片内部带有PLL，最高频率可达203MHz，用于GPS导航是理想的控制芯片。考虑到实际需要，其外围扩展的Flash存储器可用于存放嵌入式Linux操作系统及应用程序代码，而扩展的SDRAM存储器则用作系统的内存。2．GPS模块本设计中选用的GPS模块是GPS25LVS。该模块是12通道的GPS接收板，功耗
4、非常小，数据更新率为每秒一次，其优良的性能既能够满足导航的灵敏度要求，也能够满足较高的动态要求。3．存储功能部分系统存储功能支持对2.5英寸笔记本硬盘的读写访问，通过专用的桥接芯片支持对各种数码存储卡的读写。本系统采用容量为30G的普通的硬盘，如考虑到在特殊场合的使用，如在汽车上使用，对防震性能要求比较，可以选用固态硬盘（SSD，与传统笔记本硬盘接口兼容）。4．显示语言模块本系统使用的是模拟的LCD显示器，通过AD公司的视频转换芯片AD7123将S3C2410A的数字RGB信号转换为模拟RGB信号驱动模拟LCD显示器。ADV7123是采样频率为330MHz的
5、三路10位高速视频数字－模拟信号转换芯片，输出电流范围在2mA到26mA，采用互补输出方式，标准的TTL输入。具有SYNC同步信号和BLANK黑电平控制信号这两个附加的视频控制信号。二、导航系统的软件组成1．操作系统平台目前应用较多的嵌入式操作系统是WinCE.NET和嵌入式Linux，WinCE.NET具有良好的电源管理功能，良好的通信能力，而且图形用户界面相当出色，在WinCE.NET下也提供了非常优秀的开发工具，但是WinCE.NET占用空间大，价格较贵。Linux具有灵活的可移植性和扩展性，并且其源代码完全开放和免费。基于产品的考虑，选用WinCE.
6、NET作为导航系统的操作系统平台。2．应用程序设计系统应用程序出于方便移植的考虑，利用eMbeddedVisualC++应用程序开发环境来进行应用系统的开发。整个应用系统软件的开发主要包括两个方面：GIS地理信息系统的数据开发与处理和GPS定位导航功能的实现。3．各个模块的功能设计和实现GPS接收机的定位信息通过串口发送给WinCE.NET系统，系统接收到定位信息后，对其中需的信息进行提取。GPS信号接收收取到的GPRMC信息帧，其中包括时间、经度、纬度、速度、方向等信息。（1）串口通信WinCE.NET系统将串口设备作为流设备，以COM表示。以读写方式打开
7、一个串口，我们使用如下的函数:hHandle＝CreateFile(TEXT(“COM1:”),GENERIC_READ
8、GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL);必须将0传递到共享参数以及CreateFile的安全属性和模块文件参数中。GPS信号接收机发送的串行数据，以4800b/s波特率、1位停止位、无奇偶校验位的格式发送，因此我们必须配置GPS串口。hCom=CreateFile(TEXT(“COM1:”),GENERIC_READ
9、GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,N
10、ULL);If(hCom==INVALID_HAND
