【正文】 基于ARM核的芯片占據(jù)了整個364位嵌％，全世界已使用了20多億個核。如今，ARM公司已經(jīng)成為業(yè)界的龍頭老大， “每個人口袋中都裝著ARM”是毫不夸張的，因為幾乎所有的手機、移動設(shè)備、PDA 都是用基于ARM核的系統(tǒng)芯片開發(fā)的。嵌入式操作系統(tǒng)是支持嵌入式系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)軟件，一般用于比較復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)中。嵌入式操作系統(tǒng)一般具有實時特點，是嵌入式系統(tǒng)的靈魂，它的出現(xiàn)大大提高了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率，減少了系統(tǒng)開發(fā)的總工作量，而且提高了嵌入式應(yīng)用軟件的可移植性。目前常見的嵌入式操作系統(tǒng)有Linux ,Windows CE 等。其中Windows ，它繼承了Windows家族 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1優(yōu)秀的圖形用戶界面，是一款多任務(wù)、模塊化、實時性能好、通信能力強大且支持多種CPU的操作系統(tǒng)。Windows CE．是微軟專門為信息設(shè)備、移動應(yīng)用、消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域設(shè)計開發(fā)的操作系統(tǒng)產(chǎn)品，己開始廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機、智能手機、PDA、工業(yè)控制等嵌入式領(lǐng)域。 GPS 技術(shù)研究背景自從1978年2月22日第一顆GPS試驗衛(wèi)星進入軌道以來，27年間GPS已經(jīng)顯示了它巨大的社會、軍事作用與經(jīng)濟、社會效益。GPS衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航、定位信號，作為一種時空信息資源，可在全球范圍內(nèi)向無數(shù)用戶提供位置、速度和時間信息。GPS是一個全球性、全天候、全天時、高精度的導(dǎo)航定位和時間傳遞系統(tǒng)，空間部分由24顆衛(wèi)星組成，主要是用于軍用，現(xiàn)在己經(jīng)漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)檐娒駜捎孟到y(tǒng)。隨著GPS向民用開放，它所蘊藏的巨大商機也被發(fā)掘出來。GPS不僅用于導(dǎo)彈、飛船的導(dǎo)航定位，更是廣泛用于飛機、汽車、船舶的導(dǎo)航定位，公安、銀行、醫(yī)療、消防，林業(yè)、環(huán)保、資源調(diào)查、物理勘探、電信等都離不開導(dǎo)航定位，特別是隨著衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的集成微型化，出現(xiàn)各種融通信、計算機、GPS于一體的個人信息終端，使衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)從專業(yè)應(yīng)用走向大眾應(yīng)用，成為繼通信、互聯(lián)網(wǎng)之后的IT第二個新的增長點。隨著嵌入式系統(tǒng)的高度發(fā)展和GPS應(yīng)用的逐漸廣泛，尤其是我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的使用，現(xiàn)在車載導(dǎo)航系統(tǒng)和手持導(dǎo)航設(shè)備的開發(fā)已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的一個熱門方面。GPS主要功能有定位、測量及授時等，而動態(tài)( 即瞬間 )定位是GPS 接收機、控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及顯示器等幾部分。目前，車載導(dǎo)航系統(tǒng)在美國、日本已經(jīng)商品化，在我國也早已展開了很多的研究和設(shè)計。中國是個GPS應(yīng)用大國，車載導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)的研制具有廣泛的實用價值和市場前景，但是從系統(tǒng)的技術(shù)水平和產(chǎn)品的質(zhì)量和成熟程度來說，我們還處在往上發(fā)展時期。目前，城市建設(shè)發(fā)展速度越來越快，道路變得也越來越復(fù)雜，在這種情況下，隨著汽車的日益普及，找到一種方式，使人們能夠從容的面對錯綜復(fù)雜的交通網(wǎng)，己經(jīng)迫在眉睫。利用GPS進行車輛定位導(dǎo)航是個不錯的選擇。因此，研究和開發(fā)基于嵌入式系統(tǒng)的GPS 定位系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2第二章 GPS 技術(shù)基本原理 GPS 基本原理GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不問斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間信息。 衛(wèi)星的位置GPS衛(wèi)星的位置信息包括在衛(wèi)星發(fā)射的信號中。衛(wèi)星信號包括三種信號分量：載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼。內(nèi)容有：(1)衛(wèi)星星歷及星鐘校正參數(shù)；(2)測距時間間距；(3)大氣附加延遲校正參數(shù)；(4)與導(dǎo)航有關(guān)的信息；一般的GPS接收機只能接收。接收機根據(jù)特定的算法，能夠從L1信號中提取出數(shù)據(jù)碼D(t)，即導(dǎo)航電文。導(dǎo)航電文的具體內(nèi)容包括遙測碼，轉(zhuǎn)換碼，第一數(shù)據(jù)塊，第二數(shù)據(jù)塊，和第三數(shù)據(jù)塊五部分。遙測碼(TLM)位于每個子幀的第一個子碼，作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。其中所含的同步信號為各子幀提供了一個同步起點，使用戶便于解釋電文數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換碼(HOW)是子幀的第二個子碼，它的主要作用是幫助用戶從以捕獲的C/A碼轉(zhuǎn)換到P碼的捕獲。第一數(shù)據(jù)快的主要內(nèi)容是：衛(wèi)星時鐘校正參量及其數(shù)據(jù)齡期，星期的周數(shù)編號和大氣校正參數(shù)及衛(wèi)星工作狀態(tài)等。第二數(shù)據(jù)塊包括第二和第三子幀，它載有衛(wèi)星的星歷。這是GPS定位中最常用的基本數(shù)據(jù)。第三數(shù)據(jù)塊由第四子幀和第五子幀構(gòu)成，它的內(nèi)容為系統(tǒng)內(nèi)所有衛(wèi)星的粗略星歷、粗略時鐘校正量、衛(wèi)星識別及衛(wèi)星工作正常與否的字符。每顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)需要占用一個子幀，該數(shù)據(jù)塊的目的是使用戶只要收到一顆衛(wèi)星的信號就可以初略知道其他衛(wèi)星的情況。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3當GPS接收機接收到信號后，就可以根據(jù)這個編排格式提取出計算所需的數(shù)據(jù)。 衛(wèi)星與用戶間的相對距離GPS使用單向測距方法來測定某顆衛(wèi)星與用戶的相對距離。它使用兩臺時鐘，一臺在用戶接收設(shè)備上，一臺在衛(wèi)星上。計算衛(wèi)星與用戶之間的距離，實質(zhì)上是通過比較GPS接收機中恢復(fù)的衛(wèi)星鐘和用戶本身的時鐘之間的差，即測量衛(wèi)星鐘要傳播到用戶所花的時間即傳播時延得以實現(xiàn)。如果兩者時間精確同步，即兩時鐘信號同頻同相，那么，利用距離等于時間乘以光速的原理，得到衛(wèi)星和用戶間的真實距離R=C△t。但是衛(wèi)星鐘和用戶鐘卻不能精確同步，當兩者存在鐘差△t時，這樣測得的距離并不是用戶和衛(wèi)星問的真實距離，而是偽距(Pseudo range)，簡稱PR，表示為PR=R+C △t，△t取值是有正負的，用戶鐘慢于衛(wèi)星鐘則取正，反之取負。 衛(wèi)星信號的解算用戶接收機在接收到衛(wèi)星發(fā)出后的無線電信號后，如果它有與衛(wèi)星鐘準確同步的時鐘，便能測量出信號到達的時間，從而算出信號的空間傳播時間。再用這個時間乘以信號在空間的傳播速度，便能求出接收機與衛(wèi)星的間距R，R= (21)222)()()( zZyYxXiii ???式(2— 1)中R 為觀測量，(Xi,Yi,Zi )為衛(wèi)星的坐標，(x，y，z)為接收機坐標。其中衛(wèi)星坐標為己知量，接收機坐標待求。這樣，理想情況下，如果測得觀測點與三顆衛(wèi)星的距離，便可確定三個未知數(shù)，即可完成定位。實際上，一般接收機上的時鐘不可能十分準確，因此由它測出的衛(wèi)星信號在空間的傳播時間是不準確的。因而測出的距離也不準確，而是偽距。設(shè)接收機在接收衛(wèi)星信號的瞬間，接收機與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的鐘差為定值△t，則上述公式就要改寫成： R= (22)CtzZiyYixXi ??????222)()()(式中，c為衛(wèi)星信號 傳播速度常數(shù)，其中的未知數(shù)比式(21)多了個△t ，這時，只要測出接收機距四顆衛(wèi)星的偽距便得到4個這樣的方程，如下： R= (23)CtzZyYxX??????212121 )()()( R= 222 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 R= CtzZyYxX??????232323 )()()( R= 444以上四個方程聯(lián)立便可以解出四個未知量x，y，z和△t，即求出了接收機的位置，并可將接收機的時間進行修正。GPS衛(wèi)星定位原理示意圖如21所示：圖21 GPS 定位原理圖 GPS 的定位方式用GPS進行定位有許多定位方式，按照參考點的位置不同，定位方式可分為以下幾種：(1)靜態(tài)定位和動態(tài)定位如果在定位過程中，用戶接收天線處于靜止狀態(tài)，或者明確的說，待定點在協(xié)議地球坐標系中的位置，被認為是固定不動的，那么這些待定點的位置的定位測量被稱為靜態(tài)定位。由于待定點固定不動，因此可通過大量重復(fù)觀測提高定位精度。正因如此，靜態(tài)定位在大地測量、地球動力學(xué)研究等方面獲得廣泛的應(yīng)用。相反，在定位過程中，用戶接收天線處于運動狀態(tài)：這是待定點位置隨時間變化。確定這些待定點的位置，被稱為動態(tài)定位。(2)絕對定位和相對定位絕對定位是以地球質(zhì)心為參考點，測定接收天線(即待定點)在協(xié)議地球左邊系中的 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5絕對位置，又稱為單點定位。單點定位工作和數(shù)據(jù)處理都比較簡單，其定位結(jié)果受衛(wèi)星星歷誤差和信號傳播誤差影響顯著，所以定位精度較低，適用于低收精度測量領(lǐng)域。如果選擇地面某個固定點為參考點，確定接機天線相位中心相對參考點的位置，稱為相對定位。由于相對定位至少適用兩臺以上的接收機，同步跟蹤測量4顆以上的GPS衛(wèi)星，因此所獲得的觀測量和誤差都具有相關(guān)性。采用適當?shù)臄?shù)學(xué)模型，即可消除或者削弱觀測量所含的誤差，使定位結(jié)果達到相當高的精度。在我國，GPS在導(dǎo)航、授時校頻和高精度測量三個領(lǐng)域應(yīng)用的比較廣泛，涵蓋軍事部門、交通部門、郵電部門、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)。在GPS應(yīng)用領(lǐng)域中，車輛應(yīng)用所占的比重在各項應(yīng)用中最大，約占總數(shù)的50％左右。但是目前市場上的GPS車載終端基本上僅具有定位跟蹤及監(jiān)控管理功能，而集定位、導(dǎo)航與多媒體信息的即時傳輸于一身的車載定位導(dǎo)航智能管理系統(tǒng)，由于受到許多綜合因素的制約，特別是受到我國汽車工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、電子地圖配套限制以及人均GDP水平的整體制約，還沒有形成較大的市場。就國際上的發(fā)展情況而言，GPS應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)己經(jīng)是當前國際上八大無線通信產(chǎn)業(yè)之一，也是目前世上發(fā)展的最快的三大信息產(chǎn)業(yè)之一，GPS與3G無線通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合已成為全球通信導(dǎo)航界的熱點。在國際市場上，汽車類GPS設(shè)備銷售額雄居各類GPS市場之首。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，未來幾年，國際上對GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的需求量，將以每年50％以上的速度遞增。到2022年為止，已有近50％的新車型和90％的豪華車型將具備部分互聯(lián)網(wǎng)功能，這意味著這些車都已經(jīng)應(yīng)用了車載電腦系統(tǒng)，汽車定位及監(jiān)控、甚至導(dǎo)航產(chǎn)品市場份額。 GPS 發(fā)展前景就國際上的發(fā)展情況而言，GPS應(yīng)用產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)己經(jīng)是當前國際上八大無線通信產(chǎn)業(yè)之一，也是目前世界上發(fā)展的最快的三大信息產(chǎn)業(yè)之一，GPS與3G無線通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合已成為全球通信導(dǎo)航界的熱點。在國際市場上，汽車類GPs設(shè)備銷售額雄居各類GPS 市場之首。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，未來幾年，國際上對GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的需求量，將以每年50％以上的速度遞增。到2022年為止，已有近50％的新車型和90％的豪華車型將具備部分互聯(lián)網(wǎng)功能，這意味著這些車都已經(jīng)應(yīng)用了車載電腦系統(tǒng)，汽車定位及監(jiān)控、甚至導(dǎo)航產(chǎn)品市場份額達到百億美元。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6在GPS應(yīng)用領(lǐng)域中，車輛應(yīng)用所占的比重越來越大，而且隨著市場的發(fā)展，當前GPS接收機向著小型化、智能化方向發(fā)展。以前的GPS接收機由于受到處理器速度的限制，無論在體積上，在處理速度上都無法滿足實時性較高的要求。因此，采用嵌入式系統(tǒng)為框架，以高性能的處理器來處理定位信息，成為目前GPS定位系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7第三章 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機。系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)由包括嵌入式處理器、存儲器、傳感器和輸入輸出設(shè)備等一系列微電子芯片與器件構(gòu)成的硬件部分，和嵌入在存儲器中的嵌入式操作系統(tǒng)、控制應(yīng)用軟件部分組成，共同實現(xiàn)諸如實時控制、監(jiān)視、管理、移動計算、數(shù)據(jù)處理等各種自動化處理任務(wù)。與通用型計算機系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)功耗低、可靠性高；功能強大、性能價格比高；實時性強，支持多任務(wù)：占用空間小，效