【正文】 。依據(jù)系統(tǒng)是否必須作為獨(dú)立單元工作或必須具有網(wǎng)絡(luò)功能，是否必須執(zhí)行實(shí)時(shí)操作的標(biāo)準(zhǔn)，可以將嵌入式系統(tǒng)大致分為如下類型。單機(jī)嵌入式系統(tǒng)單機(jī)嵌入式系統(tǒng)以單機(jī)方式工作，獲取輸入并產(chǎn)生輸出。輸入可以是來(lái)自傳感器的電信號(hào)，或者是來(lái)自人的命令，比如按下按鈕。輸出可以是驅(qū)動(dòng)另一個(gè)系統(tǒng)的電信號(hào)，或者是為用戶顯示信息的LCD(Liquid Crystal Display)顯示。在制造廠和汽車廠里很多用于過(guò)程控制的嵌入式系統(tǒng)可以被劃入此類。在過(guò)程控制系統(tǒng)中，輸入來(lái)自傳感器，傳感器將溫度等物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)成為能夠控制閥門(mén)等設(shè)備的輸出。在一些單機(jī)系統(tǒng)中，執(zhí)行某項(xiàng)特定任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間不是至關(guān)重要的。實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)有些嵌入式系統(tǒng)被要求在指定的時(shí)間內(nèi)完成特定的任務(wù)。這樣的系統(tǒng)被稱為實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。例如，例如當(dāng)潮濕度超過(guò)特定閾值的時(shí)候，必須30毫秒內(nèi)打開(kāi)閥門(mén)的系統(tǒng)。如果該任務(wù)未能30毫秒內(nèi)完成則可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。這種必須嚴(yán)格符合實(shí)時(shí)約束條件的系統(tǒng)被稱作“硬實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)”。還有很多系統(tǒng)有實(shí)時(shí)要求，但是對(duì)實(shí)時(shí)的要求不強(qiáng)，例如語(yǔ)音通信系統(tǒng)，語(yǔ)音包的延遲只會(huì)造成短暫的靜默，不會(huì)有什么嚴(yán)重的后果，類似的這種系統(tǒng)被成為“軟實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)”。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有些嵌入式系統(tǒng)與一個(gè)網(wǎng)絡(luò)相連接，該網(wǎng)絡(luò)通常是基于TCP/IP(Transfer Controln Protocol/Internet Protocol)協(xié)議族的，比如Internet或者一個(gè)公司的企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)。這些系統(tǒng)能夠監(jiān)控某些參數(shù)(比如溫度和壓力)并將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到中央系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。一個(gè)典型的例子就是對(duì)制造工廠的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到中央管理系統(tǒng)，中央管理系統(tǒng)可以時(shí)運(yùn)行Web瀏覽器的PC機(jī)。這些系統(tǒng)又被稱為“Internet 信息設(shè)備”。移動(dòng)設(shè)備隨著能夠支持極高速率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，移動(dòng)設(shè)備除語(yǔ)音服務(wù)外還能支持高速數(shù)據(jù)服務(wù)。這些設(shè)備需要運(yùn)行功能強(qiáng)大的移動(dòng)操作系統(tǒng)別從網(wǎng)站下載信息?，F(xiàn)場(chǎng)人員可以使用像手提電腦和掌上電腦這樣的設(shè)備完成數(shù)據(jù)采集，所輸入的數(shù)據(jù)保留在本地存儲(chǔ)器中，隨后上傳到公司的數(shù)據(jù)庫(kù)中。這些設(shè)備都要求有功能強(qiáng)大的處理器和操作系統(tǒng)以及比較低的功耗。 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)大體上看，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比有一下幾個(gè)主要的不同點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定系統(tǒng)應(yīng)用的。嵌入式處理器大多數(shù)是專門(mén)為特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的，通常具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，一般是包含各種外圍設(shè)備接口的系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電子技術(shù)、通信和軟件等各行各業(yè)。它是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須具備高度可定制性。只有這樣才能適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用需要，在產(chǎn)品價(jià)格性能等方面具備競(jìng)爭(zhēng)力。嵌入式系統(tǒng)的生命周期相當(dāng)長(zhǎng)。當(dāng)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到產(chǎn)品以后，還可以進(jìn)行軟件升級(jí)，它的生命周期與產(chǎn)品的生命周期幾乎一樣長(zhǎng)。嵌入式系統(tǒng)不具備本地系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力，通常需要有一套專門(mén)的開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。 ARM簡(jiǎn)介ARM是一種基于RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))構(gòu)建的通用的32位微處理器。RISC是一種設(shè)計(jì)思想，目標(biāo)是設(shè)計(jì)出一套能在高時(shí)鐘頻率下單周期執(zhí)行，簡(jiǎn)單而有效的指令集。重點(diǎn)在于降低由硬件執(zhí)行的指令的復(fù)雜度，這是因?yàn)檐浖扔布菀滋峁└蟮撵`活性和更高的智能。因此，RISC設(shè)計(jì)對(duì)編譯器有更高的要求。相反，傳統(tǒng)的復(fù)雜指令集的計(jì)算機(jī)則更側(cè)重于硬件執(zhí)行指令的功能性，使CISC指令變的更復(fù)雜。ARM公司是業(yè)界領(lǐng)先酌16／32位嵌入式處理器技術(shù)提供商，其產(chǎn)品占領(lǐng)了約75％的RISC處理器市場(chǎng)。ARM處理器核具有性能高、成本低和消耗小的特點(diǎn)，由于市場(chǎng)占有率高，應(yīng)用廣泛，ARM處理器的某些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為便攜式通信設(shè)備、手持計(jì)算機(jī)、多媒體數(shù)字消費(fèi)等嵌入式解決方案中事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。2 需求分析需求分析是對(duì)用戶提出的軟件功能、性能等應(yīng)用問(wèn)題及其環(huán)境進(jìn)行分析與理解，采用一系列的分析方法和技術(shù)，把系統(tǒng)分析階段產(chǎn)生的系統(tǒng)規(guī)格說(shuō)明和項(xiàng)目規(guī)劃逐步精確化、完全化、一致化，借助于當(dāng)前系統(tǒng)的邏輯模型導(dǎo)出目標(biāo)系統(tǒng)邏輯模型，最終形成需求規(guī)格說(shuō)明文檔的過(guò)程。 可行性分析可行性分析不是去開(kāi)發(fā)一個(gè)軟件項(xiàng)目，也不是解決問(wèn)題。而是分析這個(gè)軟件項(xiàng)目是否值得去開(kāi)發(fā)，其中的關(guān)鍵和技術(shù)難點(diǎn)是什么，問(wèn)題能否得到解決，怎樣達(dá)到目的等。可行性分析的主要內(nèi)容包括技術(shù)可行性分析，經(jīng)濟(jì)可行性分析，是有可行性分析和法律可行性分析。 技術(shù)可行性分析嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是目前最流行的一種連接軟件與硬件的系統(tǒng)，功能及其強(qiáng)大。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化產(chǎn)品的普及，Interact得到廣泛深入的應(yīng)用；從消費(fèi)電器到工業(yè)設(shè)備，從民用器材到軍用器材，嵌入式系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)、手持通信設(shè)備、國(guó)防軍事、消費(fèi)電子和自動(dòng)化控制等各種領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿κ蛊涑蔀?l世紀(jì)的應(yīng)用熱點(diǎn)之一。嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的，然而，嵌入式系統(tǒng)本身不僅與一般PC上的應(yīng)用系統(tǒng)不同，而且針對(duì)不同的具體環(huán)境而設(shè)計(jì)的嵌入式應(yīng)用之間的差別也很大。由于嵌入式系統(tǒng)的專用性和多樣性，在嵌入式系統(tǒng)上部署Linux系統(tǒng)一般都需要進(jìn)行大量的繁瑣的移植工作，因此，探索在特定嵌入式平臺(tái)上構(gòu)建定制嵌入式Linux系統(tǒng)的一般原理和方法，可以減少移植工作的盲目性，加快嵌入式Linux 主要研究?jī)?nèi)容到目標(biāo)平臺(tái)的移植進(jìn)度，加速產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間(Time to Market)。 經(jīng)濟(jì)可行性分析嵌入式LINUX系統(tǒng)是早期就被大家熟悉的一種簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)，運(yùn)用C/C++等基礎(chǔ)語(yǔ)言。這無(wú)疑給本系統(tǒng)節(jié)省了一筆開(kāi)銷。軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的費(fèi)用主要包括：系統(tǒng)開(kāi)發(fā)使用的軟硬件費(fèi)用、人員費(fèi)用和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的軟硬件費(fèi)用等。由于GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)原有的硬件設(shè)施很完善，整體達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行的要求并不需要很大的軟硬件投入。因此，新系統(tǒng)使用后不需購(gòu)置硬件，硬件的升級(jí)費(fèi)用也非常低。 總之，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所獲得效益將遠(yuǎn)大于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所需的費(fèi)用，所以GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)在經(jīng)濟(jì)可行性方面是可行的。 使用可行性分析該系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)清晰，操作簡(jiǎn)潔、方便，有完善的異常處理機(jī)制，首次使用本系統(tǒng)的用戶可參照幫助文檔使用本系統(tǒng)，使用方面可行。 法律可行性分析本系統(tǒng)沒(méi)有違反國(guó)家相關(guān)法律，法律方面可行。GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)需求分析的范圍主要包括軍用和民用。民用就像汽車導(dǎo)航儀，手機(jī)導(dǎo)航等。軍用譬如導(dǎo)彈制導(dǎo)等。嵌入式 GPS 地圖定位導(dǎo)航系統(tǒng)是綜合運(yùn)用GPS 定位技術(shù)、GIS 地理信息技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)等多種高新技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩籼峁╇S時(shí)隨地的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。近幾年涌現(xiàn)出大量的GPS 定位導(dǎo)航設(shè)備以及解決方案，被廣泛地應(yīng)用到城市智能交通管理、現(xiàn)代物流調(diào)運(yùn)、車輛監(jiān)控等領(lǐng)域，極大地改善了人類的生產(chǎn)和生活，推動(dòng)了信息化社會(huì)的發(fā)展。但目前嵌入式 GPS 定位導(dǎo)航系統(tǒng)從系統(tǒng)平臺(tái)、開(kāi)發(fā)環(huán)境到地圖數(shù)據(jù)、應(yīng)用軟件等幾乎都處在一個(gè)商業(yè)化的封閉的環(huán)境下，造成了開(kāi)發(fā)成本昂貴，安全性低，擴(kuò)展性差，數(shù)據(jù)更新和交換困難，缺乏軟件自主權(quán)等問(wèn)題。因此本文通過(guò)研究嵌入式 GPS 地圖定位導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)理論、方法和技術(shù)，提出一套結(jié)構(gòu)完整的基于ARM/linux 的嵌入式GPS 地圖定位導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及其實(shí)現(xiàn)。對(duì)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)基于開(kāi)放系統(tǒng)平臺(tái)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的，安全、穩(wěn)定、低成本的嵌入式GPS 地圖定位導(dǎo)航系統(tǒng)作出有益的探索。隨著3G時(shí)代的到來(lái)又為移動(dòng)定位技術(shù)的發(fā)展開(kāi)啟了新的篇章。數(shù)據(jù)傳輸能力的提高，終端多媒體能力的普及以及終端芯片中內(nèi)置GPS方案的出現(xiàn)，針對(duì)移動(dòng)定位技術(shù)的限制越來(lái)越少。目前，全球范圍內(nèi)普遍使用的3G移動(dòng)定位技術(shù)主要有4種，分別是基于網(wǎng)絡(luò)的CELLID，TOA/TDOA定位技術(shù)，基于終端的OTDOA定位技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)與終端混合的AGPS定位技術(shù)。 移動(dòng)定位技術(shù)的飛速發(fā)展和全球移動(dòng)用戶數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)，也為基于用戶位置的移動(dòng)定位業(yè)務(wù)（Location Based Service，LBS）提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和極其誘人的市場(chǎng)前景。3 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 嵌入式系統(tǒng)科研平臺(tái)Intel公司推出的PXA270微處理器具備強(qiáng)勁的處理能力，獨(dú)一無(wú)二的Wireless MMX技術(shù)和先進(jìn)的SpeedStep動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，使得PXA270強(qiáng)勁的多媒體處理能力與獨(dú)特的節(jié)電技術(shù)均處于業(yè)界領(lǐng)先地位。深圳市億道電子技術(shù)有限公司推出基于Intel PXA270的Sophia Sandgate II評(píng)估板，提供豐富的軟硬件資源。 開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介基于Intel XScale 架構(gòu)的兩款高端嵌入式系統(tǒng)教學(xué)科研平臺(tái)UPTECHPXA25UPTECHPXA270A 和UPTECHPXA270S。其中UPTECHPXA255 采用Intel XScale 架構(gòu)PXA255 嵌入式微處理器，UPTECHPXA270A 和UPTECHPXA270S 基于Intel XSCALE 架構(gòu)最新的PXA270 嵌入式微處理器。PXA270 最高主頻可達(dá)624MHz，加入了Wireless MMX 技術(shù)，大大提升了多媒體處理能力；同時(shí)PXA270 還加入了Intel SpeedStep 動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，在保證CPU 性能的情況下，最大限度地降低移動(dòng)設(shè)備功耗。PXA270可以廣泛應(yīng)用于PDA、智能手機(jī)、PMP 產(chǎn)品中。UPTECHPXA270 系列教學(xué)科研平臺(tái)主要是面向計(jì)算機(jī)、軟件專業(yè)的高端平臺(tái)，微處理器主頻穩(wěn)定運(yùn)行在520MHz，采用1313mm VFBGA 封裝，內(nèi)部集成iwmmx 指令，加速處理器對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的處理速度?？蛇\(yùn)行Linux 和Linux 內(nèi)核，支持QT/E、miniGUI 等嵌入式圖形界面，提供完整的驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序。既適合作為計(jì)算機(jī)、軟件等專業(yè)開(kāi)設(shè)嵌入式軟件課程的教學(xué)平臺(tái)，又適合廣大從事PMP、PDA、智能手機(jī)的廠商和科研單位作為參考設(shè)計(jì)平臺(tái)。UPTECHPXA270S 教學(xué)科研平臺(tái)由處理器核心板、主板及LCD 三部份組成。 UPTECHPXA270S開(kāi)發(fā)平臺(tái)邏輯圖 4 概要設(shè)計(jì) GPS原理及定位說(shuō)明 GPS概述GPS（Global Positioning System－全球定位系統(tǒng)）是美國(guó)從本世紀(jì)70 年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20 年，耗資200 億美元，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS 的主要優(yōu)點(diǎn)包括：（1）全球，全天候工作：能為用戶提供連續(xù)，實(shí)時(shí)的三維位置，三維速度和精密時(shí)間。不受天氣的影響。（2）定位精度高：?jiǎn)螜C(jī)定位精度優(yōu)于10 米，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。（3）功能多，應(yīng)用廣：目前已廣泛的應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。 GPS 由三個(gè)獨(dú)立的部分組成：● 空間部分：21 顆工作衛(wèi)星，3 顆備用衛(wèi)星?！?地面支撐系統(tǒng)：1 個(gè)主控站，3 個(gè)注入站，5 個(gè)監(jiān)測(cè)站?！?用戶設(shè)備部分：接收GPS 衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，完成導(dǎo)航和定位工作。GPS 接收機(jī)硬件一般由主機(jī)、天線和電源組成。GPS 定位原理：GPS 定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。如圖所示，假設(shè)t 時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置GPS 接收機(jī)，可以測(cè)定GPS 信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間△t，再加上