【正文】 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） I基于 ARM 的 GPS 導航定位系統(tǒng)設計ARMbased GPS navigation system design 摘要GPS(全球定位系統(tǒng)) 是一種全方位的實時定位技術 ,隨著GPS 技術的發(fā)展，以ARM處理器作為主CPU的嵌入式硬件平臺幾乎已經成為信息產業(yè)的硬件標準。關鍵字: GPS ARM Windows CE操作系統(tǒng)AbstractGPS (Global Positioning System) is a prehensive realtime positioning technology, with GPS technology to ARM processor as the main CPU of the embedded hardware platform has almost bee the information industry hardware the one hand ,it has a small,strong performance,low power,high reliabity:on the other hand,it is high speed,stable operation and provides a hardware based embedded operating this paper, Windows CE embedded operating system, ARMbased GPS positioning system and implementation of 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） IIIdevelopment studied.Platform designed to Samsung S3C2410 ARM920T microprocessor core, on the following three techniques were studied: one on the GPS and embedded technologies are introduced, introduced the principle of GPS technology, features, and positioning means 。嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點，是嵌入式系統(tǒng)的核心。ARM微處理器得到了眾多半導體廠家和整機廠商的大力支持，全球己有十多家公司在采用ARM技術，20家最大的半導體廠商中有19家是ARM的用戶，包括TI 、PHILIPS 和INTEL等公司。如今，ARM公司已經成為業(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、移動設備、PDA 都是用基于ARM核的系統(tǒng)芯片開發(fā)的。其中Windows ，它繼承了Windows家族 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 1優(yōu)秀的圖形用戶界面，是一款多任務、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)。GPS是一個全球性、全天候、全天時、高精度的導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)在己經漸漸轉變?yōu)檐娒駜捎孟到y(tǒng)。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。利用GPS進行車輛定位導航是個不錯的選擇。衛(wèi)星信號包括三種信號分量：載波、測距碼和數據碼。遙測碼(TLM)位于每個子幀的第一個子碼，作為捕獲導航電文的前導。第二數據塊包括第二和第三子幀，它載有衛(wèi)星的星歷。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 3當GPS接收機接收到信號后，就可以根據這個編排格式提取出計算所需的數據。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。其中衛(wèi)星坐標為己知量，接收機坐標待求。設接收機在接收衛(wèi)星信號的瞬間，接收機與衛(wèi)星導航系統(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，其中的未知數比式(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 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（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。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。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。在GPS應用領域中，車輛應用所占的比重在各項應用中最大，約占總數的50％左右。據業(yè)內人士預計，未來幾年，國際上對GPS導航系統(tǒng)的需求量，將以每年50％以上的速度遞增。據業(yè)內人士預計，未來幾年，國際上對GPS導航系統(tǒng)的需求量，將以每年50％以上的速度遞增。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。嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設計，去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力。每個模塊進一步被劃分為更小的組件，每個組件代表模塊的一種特征。(3)強大的開發(fā)工具支持Platform Builder是Windows CE操作系統(tǒng)的開發(fā)工具，它集成了一個完全的IDE接口，使平臺設計者可以完全在IDE中快速創(chuàng)建、調試和部署windows CE操作系統(tǒng)。 Windows CE 系統(tǒng)框架Windows CE 為一種分層結構，從底層向上分別為硬件層、 OEM層、操作系統(tǒng)層和應用層。(3) 操作系統(tǒng)層操作系統(tǒng)層既要為下層OEM層提供接口和服務，也要為上層的應用程序提供服務于應用程序編程接口，操作系統(tǒng)層主要有以下模塊：核心、Core DLL、對象存儲模塊、多媒體技術模塊、圖形窗口和時間系統(tǒng)模塊、設備管理器模塊、通信服務與網絡模塊、應用和服務開發(fā)模塊(4) 應用層應用層是在操作系統(tǒng)提供的Win32 API的基礎上，由Wn32 API構建的應用程序組成。 為批處理命令，為特定的開發(fā)準備環(huán)境變量；輸入命令：Sysgen；這個命令將創(chuàng)建Boot Loader需要的靜態(tài)庫。 SpinForever()。source文件和makefile文件用于控制Boot Loader的編譯操作，makefile文件驅動編譯過程，而編譯信息來自于source文件。 .bib文件可以定義操作系統(tǒng)鏡像要加載的模塊文件，細化物理存儲的空間分配，詳細描述了Boot Loader所使用的內存布局。它的功能大致相同，都是要初始化最小硬件環(huán)境，Boot Loader是在為自己的執(zhí)行準備硬件環(huán)境， 0AL則是為kemel的執(zhí)行準備硬件環(huán)境。(3)內核輸入/ 輸出內核的輸入／輸出函數指OEMloControl函數。所以要想支持一個硬件發(fā)生中斷的話，首先必須從OAL層為其作好準備，一般分兩步完成：一是創(chuàng)建中斷標識符，二是創(chuàng)建并注冊ISR。一般由開發(fā)板廠家提供，然后根據自己需要進行修改。(2)定制平臺生成映像文件 同樣是在 PB 環(huán)境中定制平臺。此文件名稱為 ，這就是我們最終需要的燒寫文件。 ARM 技術介紹ARM既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術的名字。ARM公司一直以IP 的身份向各大半導體制造出售只是產權，而自己不介入芯片的生產和銷售，加上其設計的芯片具有低功耗、成本低、高性能、高效率等顯著優(yōu)點，因此獲得眾多半導體廠家和整機廠商的32位RISC嵌入式市場。RISC體系結構并非簡單地減少指令，而是使其更加簡單合理，提高運算速度。在執(zhí)行時，16位指令透明的實時解壓縮成為全32位ARM指令且沒有性能損失。 ARM920T 微處理器概述ARM920T內核以ARM9TDMI為處理器核心，實現(xiàn)了MMU（內存管理單元)、AMBA(先進微控制器總線體系結構)總線以及分開的 16KB指令Cache和16KB數據Cache。Cache的淘汰算法采用隨機法和循環(huán)法。電源采用 和 供電，系統(tǒng)處理器芯片采用 供電，存儲模塊采用 供電。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 15S3C2410處理器是一款基于 ARM920T內核的16／32 位RISC嵌入式微處理器,主要是面向手持設備以及高性價比、低功耗的應用。對緊急中斷請求支持 FIQ（快速中斷請求）(7)LCD控制器支持 TFT,支持 “640480，320240，160160等多種屏幕尺寸；(8)三通道UART 串口，可編程波特率，可基于 DMA或中斷方式工作,四通道PWM 定時器，I/O口， 8通道10位ADC和觸摸屏接口，USB主設備，USB從設備等。如圖42所示： 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 16圖42 系統(tǒng)硬件平臺接線圖 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 電源電路電源電路是整個系統(tǒng)工作的基礎，設計的好壞直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。RS232C 采用的標準接口是 9 芯或 26 芯的 D 型插頭，常用 9 芯 D 型插頭。 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 19由于微控制器需要存儲在非易失的存儲介質中以確保掉電后程序也不丟失，目前用的比較多的是FLASH ，F(xiàn)LASH又有NOR和NAND FLASHH兩種，考慮到大容量的NOR FLASH成本較高， S3C2410支持NAND FLASH啟動方式，因此選擇NAND FLASH用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數據等。由于SDRAM需要定時刷新以保住存儲的數據，因而要求微處理器具有刷新控制邏輯。每片K4S561632C的存儲容量為32M。對于 256 色 LCD 只需要其中低 8 位數據線即可。VCC 與 GND 分別接 5V 電源和地，這樣信號就