【正文】 ndows CE．是微軟專門為信息設(shè)備、移動(dòng)應(yīng)用、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)產(chǎn)品，己開(kāi)始廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)、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(yàn)衛(wèi)星進(jìn)入軌道以來(lái)，27年間GPS已經(jīng)顯示了它巨大的社會(huì)、軍事作用與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。GPS衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航、定位信號(hào)，作為一種時(shí)空信息資源，可在全球范圍內(nèi)向無(wú)數(shù)用戶提供位置、速度和時(shí)間信息。GPS是一個(gè)全球性、全天候、全天時(shí)、高精度的導(dǎo)航定位和時(shí)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(kāi)放，它所蘊(yùn)藏的巨大商機(jī)也被發(fā)掘出來(lái)。GPS不僅用于導(dǎo)彈、飛船的導(dǎo)航定位，更是廣泛用于飛機(jī)、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(kāi)導(dǎo)航定位，特別是隨著衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的集成微型化，出現(xiàn)各種融通信、計(jì)算機(jī)、GPS于一體的個(gè)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(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。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(guó)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(kāi)發(fā)已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)熱門方面。GPS主要功能有定位、測(cè)量及授時(shí)等，而動(dòng)態(tài)( 即瞬間 )定位是GPS 接收機(jī)、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(guó)、日本已經(jīng)商品化，在我國(guó)也早已展開(kāi)了很多的研究和設(shè)計(jì)。中國(guó)是個(gè)GPS應(yīng)用大國(guó)，車載導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)的研制具有廣泛的實(shí)用價(jià)值和市場(chǎng)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(lái)說(shuō)，我們還處在往上發(fā)展時(shí)期。目前，城市建設(shè)發(fā)展速度越來(lái)越快，道路變得也越來(lái)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(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的交通網(wǎng)，己經(jīng)迫在眉睫。利用GPS進(jìn)行車輛定位導(dǎo)航是個(gè)不錯(cuò)的選擇。因此，研究和開(kāi)發(fā)基于嵌入式系統(tǒng)的GPS 定位系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義。. . . . .學(xué)習(xí)參考第二章 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(wèn)斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過(guò)計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置，三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)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(hào)中。衛(wèi)星信號(hào)包括三種信號(hào)分量：載波、測(cè)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(cè)距時(shí)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(jī)只能接收。接收機(jī)根據(jù)特定的算法，能夠從L1信號(hào)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(cè)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(cè)碼(TLM)位于每個(gè)子幀的第一個(gè)子碼，作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。其中所含的同步信號(hào)為各子幀提供了一個(gè)同步起點(diǎn)，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(gè)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(shí)鐘校正參量及其數(shù)據(jù)齡期，星期的周數(shù)編號(hào)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(shí)鐘校正量、衛(wèi)星識(shí)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(gè)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(hào)就可以初略知道其他衛(wèi)星的情況。. . . . .學(xué)習(xí)參考當(dāng)GPS接收機(jī)接收到信號(hào)后，就可以根據(jù)這個(gè)編排格式提取出計(jì)算所需的數(shù)據(jù)。 衛(wèi)星與用戶間的相對(duì)距離GPS使用單向測(cè)距方法來(lái)測(cè)定某顆衛(wèi)星與用戶的相對(duì)距離。它使用兩臺(tái)時(shí)鐘，一臺(tái)在用戶接收設(shè)備上，一臺(tái)在衛(wèi)星上。計(jì)算衛(wèi)星與用戶之間的距離，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)比較GPS接收機(jī)中恢復(fù)的衛(wèi)星鐘和用戶本身的時(shí)鐘之間的差，即測(cè)量衛(wèi)星鐘要傳播到用戶所花的時(shí)間即傳播時(shí)延得以實(shí)現(xiàn)。如果兩者時(shí)間精確同步，即兩時(shí)鐘信號(hào)同頻同相，那么，利用距離等于時(shí)間乘以光速的原理，得到衛(wèi)星和用戶間的真實(shí)距離R=C△t。但是衛(wèi)星鐘和用戶鐘卻不能精確同步，當(dāng)兩者存在鐘差△t時(shí)，這樣測(cè)得的距離并不是用戶和衛(wèi)星問(wèn)的真實(shí)距離，而是偽距(Pseudo range)，簡(jiǎn)稱PR，表示為PR=R+C △t，△t取值是有正負(fù)的，用戶鐘慢于衛(wèi)星鐘則取正，反之取負(fù)。 衛(wèi)星信號(hào)的解算用戶接收機(jī)在接收到衛(wèi)星發(fā)出后的無(wú)線電信號(hào)后，如果它有與衛(wèi)星鐘準(zhǔn)確同步的時(shí)鐘，便能測(cè)量出信號(hào)到達(dá)的時(shí)間，從而算出信號(hào)的空間傳播時(shí)間。再用這個(gè)時(shí)間乘以信號(hào)在空間的傳播速度，便能求出接收機(jī)與衛(wèi)星的間距R，R= (21)222)()()( zZyYxXiii ???式(2— 1)中R 為觀測(cè)量，(Xi,Yi,Zi )為衛(wèi)星的坐標(biāo)，(x，y，z)為接收機(jī)坐標(biāo)。其中衛(wèi)星坐標(biāo)為己知量，接收機(jī)坐標(biāo)待求。這樣，理想情況下，如果測(cè)得觀測(cè)點(diǎn)與三顆衛(wèi)星的距離，便可確定三個(gè)未知數(shù)，即可完成定位。實(shí)際上，一般接收機(jī)上的時(shí)鐘不可能十分準(zhǔn)確，因此由它測(cè)出的衛(wèi)星信號(hào)在空間的傳播時(shí)間是不準(zhǔn)確的。因而測(cè)出的距離也不準(zhǔn)確，而是偽距。設(shè)接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的瞬間，接收機(jī)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(xiě)成： R= (22)CtzZiyYixXi ??????222)()()(式中，c為衛(wèi)星信號(hào) 傳播速度常數(shù)，其中的未知數(shù)比式(21)多了個(gè)△t ，這時(shí)，只要測(cè)出接收機(jī)距四顆衛(wèi)星的偽距便得到4個(gè)這樣的方程，如下： R= (23)CtzZyYxX??????212121 )()()( R= 222. . . . .學(xué)習(xí)參考 R= CtzZyYxX??????232323 )()()( R= 444以上四個(gè)方程聯(lián)立便可以解出四個(gè)未知量x，y，z和△t，即求出了接收機(jī)的位置，并可將接收機(jī)的時(shí)間進(jìn)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(jìn)行定位有許多定位方式，按照參考點(diǎn)的位置不同，定位方式可分為以下幾種：(1)靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位如果在定位過(guò)程中，用戶接收天線處于靜止?fàn)顟B(tài)，或者明確的說(shuō)，待定點(diǎn)在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的位置，被認(rèn)為是固定不動(dòng)的，那么這些待定點(diǎn)的位置的定位測(cè)量被稱為靜態(tài)定位。由于待定點(diǎn)固定不動(dòng)，因此可通過(guò)大量重復(fù)觀測(cè)提高定位精度。正因如此，靜態(tài)定位在大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究等方面獲得廣泛的應(yīng)用。相反，在定位過(guò)程中，用戶接收天線處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：這是待定點(diǎn)位置隨時(shí)間變化。確定這些待定點(diǎn)的位置，被稱為動(dòng)態(tài)定位。(2)絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位是以地球質(zhì)心為參考點(diǎn)，測(cè)定接收天線(即待定點(diǎn))在協(xié)議地球左邊系中的. . . . .學(xué)習(xí)參考絕對(duì)位置，又稱為單點(diǎn)定位。單點(diǎn)定位工作和數(shù)據(jù)處理都比較簡(jiǎn)單，其定位結(jié)果受衛(wèi)星星歷誤差和信號(hào)傳播誤差影響顯著，所以定位精度較低，適用于低收精度測(cè)量領(lǐng)域。如果選擇地面某個(gè)固定點(diǎn)為參考點(diǎn)，確定接機(jī)天線相位中心相對(duì)參考點(diǎn)的位置，稱為相對(duì)定位。由于相對(duì)定位至少適用兩臺(tái)以上的接收機(jī)，同步跟蹤測(cè)量4顆以上的GPS衛(wèi)星，因此所獲得的觀測(cè)量和誤差都具有相關(guān)性。采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，即可消除或者削弱觀測(cè)量所含的誤差，使定位結(jié)果達(dá)到相當(dāng)高的精度。在我國(guó)，GPS在導(dǎo)航、授時(shí)校頻和高精度測(cè)量三個(gè)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(xiàng)應(yīng)用中最大，約占總數(shù)的50％左右。但是目前市場(chǎng)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(shí)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(guó)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(méi)有形成較大的市場(chǎng)。就國(guó)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(dāng)前國(guó)際上八大無(wú)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(wú)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(diǎn)。在國(guó)際市場(chǎng)上，汽車類GPS設(shè)備銷售額雄居各類GPS市場(chǎng)之首。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，未來(lái)幾年，國(guó)際上對(duì)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(chǎng)份額。 GPS 發(fā)展前景就國(guó)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(dāng)前國(guó)際上八大無(wú)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(wú)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(diǎn)。在國(guó)際市場(chǎng)上，汽車類GPs設(shè)備銷售額雄居各類GPS 市場(chǎng)之首。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，未來(lái)幾年，國(guó)際上對(duì)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(chǎng)份額達(dá)到百億美元。. . . . .學(xué)習(xí)參考在GPS應(yīng)用領(lǐng)域中，車輛應(yīng)用所占的比重越來(lái)越大，而且隨著市場(chǎng)的發(fā)展，當(dāng)前GPS接收機(jī)向著小型化、智能化方向發(fā)展。以前的GPS接收機(jī)由于受到處理器速度的限制，無(wú)論在體積上，在處理速度上都無(wú)法滿足實(shí)時(shí)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(lái)處理定位信息，成為目前GPS定位系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。. . . . .學(xué)習(xí)參考第三章 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)由包括嵌入式處理器、存儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)諸如實(shí)時(shí)控制、監(jiān)視、管理、移動(dòng)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等各種自動(dòng)化處理任務(wù)。與通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)功耗低、可靠性高；功能強(qiáng)大、性能價(jià)格比高；實(shí)時(shí)性強(qiáng)，支持多任務(wù)：占用空間小，效率高；面向特定應(yīng)用，可根據(jù)需要靈活定制。嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力。 Windows CE 嵌入式操作系統(tǒng)Microsoft Windows CE是一個(gè)開(kāi)放的、可裁減的、32位的實(shí)時(shí)嵌入式窗口操作系統(tǒng)，目前我們使用的版本是Windows CE 。它具有可靠性好、實(shí)時(shí)性高、內(nèi)核體積小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、信息家電、移動(dòng)通信、汽車電子、個(gè)人電子消費(fèi)品等各個(gè)領(lǐng)域。Windows CE的設(shè)計(jì)目標(biāo)(1)模塊化和小內(nèi)存占用 Windows CE被分為一些不同的模塊，其中內(nèi)核(Kernel)、圖形窗口事件子系統(tǒng)(GWES)、文件系統(tǒng)和通信 (Communication)模塊是4個(gè)主要模塊。每個(gè)模塊進(jìn)一步被劃分為更小的組件，每個(gè)組件代表模塊的一種特征。典型的Windows CE設(shè)備只有8到32MB 的ROM，而 Windows CE的最小內(nèi)核只有500KB，最小內(nèi)核不僅可以處理進(jìn)程、線程、同步對(duì)象等操作系統(tǒng)對(duì)象，而且也可以讀／寫(xiě)文件、注冊(cè)表和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)強(qiáng)大的實(shí)時(shí)性能力Windows CE強(qiáng)大的中斷和線程調(diào)度機(jī)制和內(nèi)核操作系統(tǒng)服務(wù)保證它為一個(gè)硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。根據(jù)測(cè)試，在一個(gè)主頻為200MHz的參考系統(tǒng)中，Windows CE的實(shí)時(shí)性最小可. . . . .學(xué)習(xí)參考以達(dá)到4060us。(3)強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具支持Platform Builder是Windows CE操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具，它集成了一個(gè)完全的IDE接口，使平臺(tái)設(shè)計(jì)者可以完全在IDE中快速創(chuàng)建、調(diào)試和部署windows CE操作系統(tǒng)。Windows CE使用與windows95／98／NT／2022相同的WiIl32編程模型，是WiIl32API的一個(gè)子集。開(kāi)發(fā)人員可以方便的使用Microsoft Embedded Visual C++以及Visual 于Windows CE的應(yīng)用程序。Windows CE