【正文】 不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實時的導(dǎo)航定位測量。3) 位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時間和地點的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。2) GPS衛(wèi)星用L波段兩種頻率的無線電波( )向用戶發(fā)射導(dǎo)航定位信號，同時接收地面發(fā)送的導(dǎo)航電文以及調(diào)試命令。(GPS)GPS是Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System的縮寫詞NAVTAR/GPS的簡稱，GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導(dǎo)航、定位和定時功能。因為車載終端只要在啟動之后，就必須和監(jiān)控管理系統(tǒng)一直相連，一直進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣才能實時地監(jiān)控車輛，所以車載終端和監(jiān)控管理系統(tǒng)之間就需要良好的通信。然后直接輸出定位信息。(4) GPRS模塊的應(yīng)用。其成果對于進(jìn)一步滿足運輸效率和安全保障的需要，對我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有重要的現(xiàn)實意義。相關(guān)的基礎(chǔ)配套設(shè)施與資源正在完善之中，對于實時交通信息的發(fā)布和完善的電子導(dǎo)航地圖的提供與更新機制，缺乏實際的解決方案和途徑，因而市場推進(jìn)困難重重。目前可以說，全球正在形式一個新的智能交通系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展規(guī)模和速度驚人。車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)，屬于智能交通系統(tǒng)(即通過運用先進(jìn)的信息、通信和控制等高新技術(shù)對傳統(tǒng)運輸系統(tǒng)進(jìn)行改造而形成的一種信息化、智能化和社會化的新型交通運輸方式)分支，在智能交通系統(tǒng)這一龐大的體系中，占有極其重要的地位。交通運輸行業(yè)作為國家重點扶持的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)得到了快速高效的發(fā)展，遍布全國的高等級公路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，方便快捷的城市公共交通體系的建成，都顯現(xiàn)出一番蓬勃的繁榮景象。軟件設(shè)計采用宿主機/目標(biāo)機的開發(fā)模型，在構(gòu)建好交叉編譯環(huán)境后，向處理器上移植Bootloader和μC/OSII操作系統(tǒng)。車載定位終端是嵌入式技術(shù)、ARM處理器、GPS技術(shù)、GPRS技術(shù)、GPRS無線通訊技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，對智能交通的研究和發(fā)展具有重要意義，為現(xiàn)代交通運輸提供了新穎、可靠、有效的控制和管理途徑。 本文先通過對GPS衛(wèi)星定位理論、衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理的簡要介紹，對GPRS移動通信技術(shù)分析以及ARM嵌入式硬件系統(tǒng)、μC/OSII嵌入式操作系統(tǒng)等計算機技術(shù)的不斷實踐提出一套基于GPRS無線通信技術(shù)的車載定位終端的設(shè)計方案。然后便攜多任務(wù)應(yīng)用程序，最后將編譯好的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序下載到硬件平臺。與此同時，城市建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，高速公路網(wǎng)絡(luò)不斷延伸，城市的車輛，駕駛員及交通流量大幅度增長，這對公安交通管理部門和交通運輸部門的管理提出了更新，更高的要求。作為整個智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)，車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)的主要目的就是找出特定車輛在特定時間的位置。我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展起步較晚，二十世紀(jì)九十年代之前，主要是在一些大城市引進(jìn)和消化城市交通信號控制系統(tǒng)。但面對龐大的汽車市場，GPS車載系統(tǒng)的潛力不可估量，其發(fā)展前景比較樂觀。根據(jù)要求，本設(shè)計主要研究了以下幾部分內(nèi)容:(1) 車載定位系統(tǒng)的整體方案。(5) 如何來實現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)的提取和GPRS信息的發(fā)送。車載終端完成的功能就是利用GPS模塊所接收到的定位數(shù)據(jù)，提取其中有用的信息，然后通過無線模塊將信息發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)上。它可以一直和監(jiān)控系統(tǒng)保持連接狀態(tài)，而費用是按照信息量收費的。GPS是1937年12月美國國防部批準(zhǔn)的海陸空三軍聯(lián)合研制的新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，從1973年以來，GPS經(jīng)歷T方案論證(19741978)、系統(tǒng)論證(19791987)和生產(chǎn)實驗(19881993)三個階段。每個電波用導(dǎo)航信息D(t)和偽隨機碼(PRN)，測距信號進(jìn)行雙相調(diào)制。在用GPS信號導(dǎo)航定位時，為了計算觀測點的三級坐標(biāo)，必須觀測4顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座。(2) 地面控制系統(tǒng) 對于導(dǎo)航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動態(tài)己知點。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星的時間，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。(3) 用戶接收機 GPS的空間衛(wèi)星部分和地面監(jiān)控部分是用戶應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位的基礎(chǔ)而用戶只有使用GPS接收機才能實現(xiàn)其定位、導(dǎo)航的目的。常用的是前三種，多普勒定位法和載波相位法定位精度比偽距測量定位法高，本設(shè)計采用的OEM板GPS接收機也是采用這種定位法。圖表 21：GPS定位原理圖 據(jù)上圖可以確定下列方程式：(x1x)2+(y1y)2+(z1z)2+c2(tt01)=d12(x2x)2+(y2y)2+(z2z)2+c2(tt02)=d22(x3x)2+(y3y)2+(z3z)2+c2(tt03)=d32(x4x)2+(y4y)2+(z4z)2+c2(tt04)=d42求解未知數(shù)(x，y，z，t)，其中(x，y，z)是待測點坐標(biāo)，即定位未知參數(shù):t為定時未知參數(shù)，是接收機的時種差。k=1，2，3，4)。由于衛(wèi)星運行軌道衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層和電離層對信號的影響，以及人為的SA保護(hù)政策，使得民用GPS的定位精度只有100m。 GPRS系統(tǒng)概述GPRS(General Packet Radio service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是GSM提供的分組交換和分組傳輸方式的新的承載業(yè)務(wù)。使用GPRS時，數(shù)據(jù)封裝進(jìn)每個分組并在網(wǎng)上發(fā)送。不過GPRS將要求空中接口和基站分系統(tǒng)兩方面作改動，以便能進(jìn)行此分組模式的傳輸。GPRS采用分組交換技術(shù)，在現(xiàn)在GSM網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。而對于分組交換模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。這意味著通過便攜式電腦，GPRS用戶能和ISDN用戶一樣快速地上網(wǎng)瀏覽，同時也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應(yīng)用成為可能。其GPRS/IP/TCP/UDP協(xié)議?？梢詽M足數(shù)據(jù)的實時交換，在現(xiàn)有的公用無線通信系統(tǒng)中擁有最大的帶寬。ARM(Advanced RSIC Machines)，是一個公司名字，也是一種處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)名字。對于支持同樣ARM體系版本的處理器，其軟件是兼容的。全性能MMU，支持Linux、WinCE等各種嵌入式操作系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)的軟件分為嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件兩大部分。本設(shè)計完成車載定位系統(tǒng)的車載終端部分。電路的核心為S3C2410X處理器,FLASH存儲系統(tǒng)，應(yīng)用程序等。如圖31圖表 31：車載終端電路框圖除以上的幾個電路部分外，本設(shè)計還預(yù)留了USB電路和擴(kuò)展槽，、GPS接收機電路和GRPS發(fā)送電路。主要芯片的電壓需求如下:.S3C2410X:，.SDRAM，NAND，JTAG，MAX3 232:.GPS MAX232:5V.GPRS:圖表 22：2410電源電路(一)圖表 33： 2410電源電路（二）從產(chǎn)品的定位出發(fā)，考慮到功能、性能和性價比，兼顧二次開發(fā)和功能拓展，選擇一款各適的處理器。每個內(nèi)存塊128(共1G)，每個內(nèi)存塊支持8/16/32位數(shù)據(jù)總線編程。每個模塊的時鐘可由軟件控制，電源模式有四種，分別為正常模式，處于正常運行的狀態(tài)下:休眠模式下只使CUP的時鐘停止:低能模式，不帶PLL的低頻時鐘:停止模式下，所有時鐘都停止。外部中斷源的觸發(fā)模式可為電平觸發(fā)也可為邊沿觸發(fā)。具有可編程的占空比，頻率和極性:支持外部時鐘源，具有看門狗定時器:16位看門狗定時器，定時中斷請求和系統(tǒng)復(fù)位.（4） S3C2410X處理器實時時鐘. 全時鐘特點:毫秒，秒，分，時，日，星期，月，年。具有3個帶DAM和中斷的UART，支持5，6，7，8位串行數(shù)據(jù)傳送或接收，并且在傳送或接收情況時支持雙向握手，具有可編程的波特率，并且支持回環(huán)測試，每個通道有16字節(jié)TX FIFO和16字節(jié)RX FIFO。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，CPU首先讀取啟動代碼，完成系統(tǒng)的初始化之后，程序代碼一般情況都調(diào)入SDRAM中運行，這樣可以增加運行速度。所以，在系統(tǒng)中使用SDRAM時，微處理器必須具有刷新控制邏輯功能，或者另外加入刷心控制電路。S3C2410X數(shù)據(jù)寬度為32位，所以使用2片K45561632C，一片連數(shù)據(jù)線的低16位，一片連數(shù)據(jù)線的高16位。它具有功耗低、容量大、擦寫速度快、可整片或者分扇區(qū)在系統(tǒng)編程(燒寫)、擦除等、優(yōu)點，并且可以由內(nèi)部的算法完成對芯片的操作，在許多嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。FLASH閃存是非易失存儲器，可以對成塊的存儲器單元進(jìn)行擦寫和再編程。在本設(shè)計中，使用三星公司的NAND FLASH芯片K9F1208U0M，用來存放啟動代碼(Bootloader)、μC/OSII內(nèi)核映像、文件系統(tǒng)，另外還有應(yīng)用程序。圖表 342：NAND FLASH部分的電路圖 串口電路串行口是計算機一種常用的接口，具有連接線少，通訊簡單，得到廣泛的使用。RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口有25針(DB25)和9針(DB9)兩種。COM0(串口0)包含了四個信號(TxD、RxD、CTS、RTS)，可用來連接GPRS模塊。并且，GPS模塊大多采用專用的處理芯片和相關(guān)算法，提高了GPS定位信息的精度。其主要指標(biāo)如下:（1） 電氣指標(biāo):輸入電壓:。串口0:默認(rèn)波特率為4800輸出:，默認(rèn)輸出語句包括義GGA，GSA，GSV，RMC。串口數(shù)據(jù)通過掀SPS232電平轉(zhuǎn)換為RS223電平。圖表361：GPS模塊電路圖圖表362：GPS供電電路 GPRS模塊電路在車載終端中，短消息的發(fā)送、接收和語音通話是由無線通信模塊來負(fù)責(zé)完成的。:（1） 接口簡單，使用方便:一般都提供電源接口、SIM卡接口、RS223數(shù)據(jù)口，利用AT指令進(jìn)行控制（2） 功能齊全，有兩種工作模式:GSM Phase 2模式，支持語音服務(wù)。本設(shè)計采用的GPRS模塊是BENQ M23圖表371：GPRS模塊電路圖表372：SIM卡模塊電路4嵌入式操作系統(tǒng)及其開發(fā)環(huán)境介紹以嵌入式處理器為中心，搭建好硬件電路，僅僅提供了裸機運行平臺，要使整個系統(tǒng)的各部分資源充分利用起來，還需要嵌入式操作系統(tǒng)的軟件支持。商用多任務(wù)0S主要目的是方便用戶管理計算機資源和追求系統(tǒng)資源的最大利用率,而嵌入式操作系統(tǒng)重點追求的是可確定性、可靠性，當(dāng)然也包括有限資源的管理。μC/OSII是一種免費公開源代碼、結(jié)構(gòu)小巧、具有可剝奪實時內(nèi)核的實時操作系統(tǒng)。μC/OSII 具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性強等特點， 最小內(nèi)核可編譯至 2KB 。但由于μC/OSII良好的可擴(kuò)展性和源碼開放，這些非必須的功能完全可以由用戶自己根據(jù)需要分別實現(xiàn)。 μC/OSII提供了任務(wù)管理的各種函數(shù)調(diào)用，包括創(chuàng)建任務(wù)，刪除任務(wù)，改變?nèi)蝿?wù)的優(yōu)先級，任務(wù)掛起和恢復(fù)等。 μC/OSII要求用戶在定時中斷的服務(wù)程序中，調(diào)用系統(tǒng)提供的與時鐘節(jié)拍相關(guān)的系統(tǒng)函數(shù)，例如中斷級的任務(wù)切換函數(shù)，系統(tǒng)時間函數(shù)。每個分區(qū)中包含整數(shù)個大小相同的內(nèi)存塊，但不同分區(qū)之間的內(nèi)存快大小可以不同。μC/OSII中提供了4中同步對象，分別是信號量，郵箱，消息隊列和事件。 μC/OSII的任務(wù)調(diào)度是完全基于任務(wù)優(yōu)先級的搶占式調(diào)度，也就是最高優(yōu)先級的任務(wù)一旦處于就緒狀態(tài)，則立即搶占正在運行的低優(yōu)先級任務(wù)的處理器資源。這種調(diào)度也稱為中斷級的上下文切換。 μC/OSII 中的每一個任務(wù)都有獨立的堆?？臻g，并有一個稱為任務(wù)控制塊TCB(Task Control Block)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中第一個成員變量就是保存的任務(wù)堆棧指針。能夠維持系統(tǒng)基本工作的部分都在這里。（3） 時鐘部分() μC/OSII中的最小時鐘單位是timetick（時鐘節(jié)拍）。由于μC/OSII是一個通用性的操作系統(tǒng)，所以對于關(guān)鍵問題上的實現(xiàn)，還是需要根據(jù)具體CPU的具體內(nèi)容和要求作相應(yīng)的移植。（1） 利用宏OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()來關(guān)閉中斷和打開中斷。如果信號量是用來表示一個或者多個事件的發(fā)生，那么該信號量的初始值應(yīng)設(shè)為0。如果信號量當(dāng)前是可用的（信號量的計數(shù)值大于0），將信號量的計數(shù)值減1，然后函數(shù)將“無錯”錯誤代碼返回給它的調(diào)用函數(shù)。Sem1=OSSemCreate(0)。void TaskLED(void*Id){INT8U Reply。/*wait for the semaphore*/…OSSemPost(Sem1)。){OSSemPend(Sem1,0,amp。/*wait a short while*/}} μC/OSII中使用郵箱實現(xiàn)任務(wù)之間的通訊郵箱可使一個任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一個任務(wù)發(fā)送一個指針型的變量。如果使用郵箱的目的是用來通知一個事件的發(fā)生（發(fā)送一條消息），那么就要初始化為NULL，因為在開始時，事件還沒有發(fā)生。通過OSMboxPost()函數(shù)發(fā)送一個消息到郵箱中，通過OSMboxPend()函數(shù)等待一個郵箱消息，如果郵箱中沒有可用的消息，OSMboxPend()的調(diào)用任務(wù)就被掛起，直到郵箱中有了者等待超時。for(。/*print task39。for(。}}消息隊列是μC/OSII中另一種通訊機制，它可以使一個任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一個任務(wù)發(fā)送以指針方式定義的變量。BIOS在完成硬件檢測和資源分配后，將硬盤MBR中的Bootloader讀到系統(tǒng)的RAM中，然后將控制權(quán)交給OS Bootloader。這個動作都是用匯編語言完成的，稱為重置碼(reset code)或者稱為boot code，而且對于每個CPU都不一樣的，當(dāng)電源接通就會執(zhí)行這個動作，通常只有兩三個匯編指令，目的是將CPU的控制權(quán)轉(zhuǎn)給硬件初始化的程序。然后初始化串口，以便后續(xù)運行的程序能夠同HOST端進(jìn)行通信，便于調(diào)試。將μC/OSII移植到ARM處理器上，需要完成的工作非常簡單