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標題: 基于ARM嵌入式GPS導(dǎo)航系統(tǒng)軟硬件設(shè)計 [打印本頁]

作者: qq8426030 時間: 2014-7-18 14:53
標題: 基于ARM嵌入式GPS導(dǎo)航系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

　　一、硬件實現(xiàn)

　　本嵌入式GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件核心是三星公司arm9系列中的16/32位RISC處理器S3C2410A芯片，該芯片強大的實時處理能力和豐富的外圍接口非常適合嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，本系統(tǒng)正是基于該芯片的這些特點而設(shè)計的。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　該系統(tǒng)以S3C2410A微處理器為核心，與2片32M的SDRAM(HY57V561620CT)和一片64M的NAND Flash(K9F1208U0B)組成了最小系統(tǒng)。外部添加了用于接收GPS信號的GPS模塊，用于顯示的液晶面板以及一片UDA1341TS的聲音芯片。此外，為了調(diào)試的方便，我們還增加了一片CS8900A的10M網(wǎng)卡芯片。

file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-9593.png

圖１系統(tǒng)框圖

　　二、系統(tǒng)平臺的建立

　　系統(tǒng)平臺的建立主要包括兩部分，即宿主機（PC機）上操作系統(tǒng)的選擇和交叉編譯器工具鏈的建立。

　　PC機上的操作系統(tǒng)可以有多種選擇：安裝Linux發(fā)行版、在Windows下使用虛擬機或者使用Cygwin。由于現(xiàn)今Microsoft Windows統(tǒng)領(lǐng)著全球超過半數(shù)的PC機（在中國Windows占據(jù)近90%的份額），許多開發(fā)者開始使用虛擬機等手段來實現(xiàn)在Windows平臺下進行嵌入式Linux的開發(fā)，但這些方法都會或多或少地帶來些兼容性問題。開發(fā)嵌入式Linux最好的選擇便是在PC機上安裝Linux發(fā)行版，因為這樣與Windows毫無關(guān)聯(lián)，可占有系統(tǒng)全部資源，擁有系統(tǒng)最高性能和最佳的兼容性。

　　在建立交叉編譯器工具鏈方面必須注意一點的便是C運行庫的選擇。現(xiàn)在可供選擇的C運行庫有glibc, uClibc以及newlib等。glibc是由GNU項目提供的標準C運行庫，它針對PC應(yīng)用設(shè)計，較龐大，但能提供最優(yōu)的兼容性。如果一般的嵌入式開發(fā)可選用uClibc。uClibc原本是uCLinux開發(fā)過程中的一個C語言庫，現(xiàn)已經(jīng)獨立于uCLinux項目并且進一步完善。它對glibc的大部分函數(shù)進行了重寫，并且目標就定位于嵌入式，所以其相對glibc而言要小巧很多。此外由于它的函數(shù)與glibc保持一致，這樣很多原本基于glibc開發(fā)的軟件基本無需改動便可改用uClibc編譯運行，使得在嵌入式系統(tǒng)上占用的內(nèi)存和磁盤空間更少。但由于畢竟不是標準的C運行庫，因此uClibc擁有著一定的兼容性問題。

　　本系統(tǒng)選用了Fedora Core 5作為宿主機（PC機）的操作系統(tǒng)以及分別使用buildroot和crosstool建立兩條采用不同的C運行庫的交叉編譯器工具鏈。由于我們系統(tǒng)開發(fā)需要使用U-Boot的TFTP功能下載Linux內(nèi)核以及Linux的NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，所以首先需要對Fedora Core 5設(shè)置TFTP以及NFS，而后需要設(shè)置一個串口通信軟件與開發(fā)板互動，本系統(tǒng)選擇了Kermit。

　　使用兩條采用不同C運行庫的交叉編譯器工具鏈的主要原因在于，我們的導(dǎo)航應(yīng)用程序使用uClibc有兼容性問題，所以不得不采用glibc。而為了減少占用資源，我們U-Boot、Linux內(nèi)核和Busybox仍然采用的是uClibc。

　　本課題主要環(huán)境設(shè)置如下：

file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-28457.png

　　課題主目錄

　　/Project

　　編譯器目錄

　　arm-linux-uclibc-

　　/Project/toolchina/uclibc/buildroot/build_arm_nofpu/

　　staging_dir

　　arm-unknown-linux-gnu-

　　/Project/toolchain/glibc/tools/gcc-4.1.0-glibc-2.3.2/

　　arm-unknown-linux-gun

　　NFS目錄

　　/Project/nfs

　　TFTP目錄

　　/tftpboot

　　PC機的IP地址

　　192.168.0.110

　　開發(fā)板的IP地址

　　192.168.0.3

　　三、應(yīng)用軟件的開發(fā)

　　在系統(tǒng)平臺建立之后，Linux操作系統(tǒng)提供了底層的操作，包括文件系統(tǒng)的管理、內(nèi)存分配以及基本flash的燒錄讀取，但并沒有提供友好的顯示界面。同時也為了實現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的顯示和導(dǎo)航，就需要在操作系統(tǒng)上放入圖形用戶界面支持系統(tǒng)和地理信息開發(fā)平臺。為此我們分別選擇了MiniGUI和mGIS。

file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-13313.png

file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-9514.png

圖3是應(yīng)用軟件的流程圖

　　整個軟件系統(tǒng)依靠響應(yīng)不同窗口或者控件發(fā)出的事件，來實現(xiàn)各種功能。通過主窗口建立后注冊mGIS控件，可以較為方便的實現(xiàn)一些常用的地圖操作。主窗口建立后，將會創(chuàng)建許多用于子窗口，

　　包括用于顯示經(jīng)緯度信息，時間。速度的靜態(tài)框，用于實現(xiàn)快速便捷操作的工具欄，用于實現(xiàn)GPS功能關(guān)閉和地圖數(shù)據(jù)加載的菜單欄。

file:///C:\Users\liangkai\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-25168.png

圖4 GPS接收模塊流程圖

　　四、總結(jié)

嵌入式移動地圖導(dǎo)航系統(tǒng)經(jīng)過最初設(shè)計、實現(xiàn)及應(yīng)用檢驗，已經(jīng)具備基本的功能，可初步滿足個人移動導(dǎo)航信息系統(tǒng)的需求。能完成數(shù)字地圖的加載、縮放、拖動、搜索、簡易導(dǎo)航、測距、GPS功能開閉等功能。同時我們也摸索出了一整套較為可行的矢量地圖的制作方法,能依據(jù)使用的場合不同，較快速的完成地圖數(shù)據(jù)源的制作及相關(guān)信息的添加，有一定的擴展能力.

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圖5硬件平臺

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